DE19803202A1 - Zieldetektionseinrichtung - Google Patents
ZieldetektionseinrichtungInfo
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C13/00—Other constructional features or details
- B66C13/18—Control systems or devices
- B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements
Landscapes
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Control And Safety Of Cranes (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Zieldetektionseinrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Eine Zieldetektionseinrichtung dieser Art ist beispielsweise bekannt aus der
WO 97/37926. Wegen weiterer Informationen über die betrachteten
Zieldetektionseinrichtungen wird verwiesen auf die EP 0 342 655 A2 und
die DE 44 16 707 A1.
Die EP 0 342 655 A2 beschreibt eine auf Laufzeitmessung eines elektro
magnetischen Strahls, insbesondere eines Laserstrahls beruhende Detek
tionseinrichtung in Anwendung auf Schiffs- und Hafenkrananlagen, bei
denen gefordert wird, einen an einer Laufkatze hängenden Container an
einen bestimmten Zielort mit hoher Zielanfahrgeschwindigkeit zu verbringen.
Dabei sind sowohl Einzelheiten der Zielortbeobachtung als auch einer davon
abgeleiteten Kransteuerung dargestellt.
In der DE 44 16 707 A1 sind weitere Einzelheiten über die Kransteuerung
dargestellt und darüber hinaus eine Weiterbildung der Zieldetektionsein
richtung, welche auf der Aussendung eines Felds von Laserstrahlen beruht.
Aus der DE 44 16 707 A1, z. B. Spalte 25, Zeilen 14-25, ist es auch
bekannt, Fernsehaugen zur Beobachtung eines Zielfeldes zu benutzen, also
z. B. Fernsehkameras wie sie in Seite 184 des Nachschlagewerks "Wie
funktioniert das? - Die Technik im Leben von heute", Bibliografisches
Institut Mannheim-Wien-Zürich, Meyers Lexikon Verlag, Bibliografisches
Institut 1978, ISBN 3-411-01732-5, beschrieben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zieldetektionseinrichtung der
eingangs bezeichneten Art nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dahin
weiterzubilden, daß eine noch bessere Zieldetektion möglich wird. Für den
Anwendungsfall beim Anfahren von Zielen durch Lasten soll ggf. weiter
erreicht werden, daß das Zielanfahren noch genauer - auch bei größerer
Zielanfahrgeschwindigkeit - erfolgen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß die Kombination nach
dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Zur Ausbildung
des ersten Fernerkennungssystems wird auf die bereits zitierte Schriftt
umstelle aus dem Meyer-Nachschlagewerk, Seite 184, verwiesen. Zur
Ausbildung des zweiten Fernerkennungssystems wird auf die oben bereits
genannten Patentschriften verwiesen, nämlich WO 97/37926, EP 342 655 A2
und DE 44 16 707 A1.
Die erfindungsgemäße Kombination erlaubt es, die Vorteile beider Fern
erkennungssysteme miteinander zu vereinigen. Ein wesentlicher Vorteil des
ersten Fernerkennungssystem ist es, daß auch flächige Strukturen im
Detektionsbereich erkannt werden können, z. B. durch Oberflächenbeschich
tung mittels Farbe gewonnene Strukturen, und daß ohne großen Aufwand
ein großer Detektionsbereich mit großem Auflösungsvermögen überschaut
werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil des zweiten Fernerkennungssystems (beruhend auf
der Laufzeitmessung) ist es, daß unabhängig von Beleuchtungsverhältnis
sen, insbesondere Beleuchtungsschatten, räumliche Strukturen, z. B.
Einfahrschächte für Container oder räumlich gestaltete Containerbeschläge
detektiert werden können.
Die erfindungsgemäße Zieldetektionseinrichtung ist anwendbar, gleichgültig,
ob nach den gewonnenen elektrischen Daten eine optische Abbildung
geschaffen werden soll, welche einem Bedienungsmann die Überwachung
und ggf. die Manipulation des zielanfahrenden Objekts erlaubt oder ob
aufgrund dieser Daten eine von menschlicher Einwirkung unabhängige
vollautomatische Steuerung erfolgen soll, wie sie z. B. in der DE 44 16 707 A1
im einzelnen beschrieben ist (beruhend auf Verlagerung eines zwischen
einem Hubseilträger und einem Lastträger verlaufenden Seilelements eines
Hubseilsystems in einem dem Hubseilträger nahen Bereich.
Die Ableitung von Steuerungsbefehlen aus dem zweiten Fernerkennungs
system zur unmittelbaren Bewegungssteuerung eines zielanfahrenden
Objekts ist aus der EP 0 342 655 A2 und der DE 44 16 707 A1 bekannt.
Die Steuerung eines solchen Objekts mittels der in einer Zeilenkamera
gewonnenen Daten ist ebenfalls bekannt und für den Fachmann ohne
weiteres vorstellbar: Die elektrischen Impulse, die mittels einer Zeilen
kamera l.c. empfangen werden können und im Falle der Bilddarstellung auf
einem Fernsehschirm zur Intensitätsmodulation des zeilenartig bewegten
Elektronenstrahls verwendet werden, können nach entsprechender
elektrischer Verarbeitung auch zur direkten Ansteuerung von Steuerungs
mitteln benutzt werden, welche der Bewegungssteuerung des zielanfahren
den Objektes dienen.
Wenn eine Beobachtung und ggf. eine zielsteuernde Manipulation eines
Bedienungsmanns stattfinden soll, so kann nach dem Anspruch 2 vor
gegangen werden. Der Bedienungsmann hat dann zwei Bilder gleichzeitig
vor sich, gewünschtenfalls nur eines ständig und das andere auf Abruf, und
kann damit die oben erwähnten Vorteile beider Systeme sich zunutze
machen.
Die Maßnahme des Anspruchs 3 beruht auf der Erkenntnis, daß der
Bedienungsmann sich um so leichter tut, je näher die beiden Bilder
nebeneinander liegen.
Die Maßnahme des Anspruchs 4 dient dem Ziele, herkömmliche elek
tronische Einrichtungen verwenden zu können. Selbstverständlich sollen
andere Bilddarstellungssysteme aus dem Stand der Technik nicht ausge
schlossen sein. Auch soll der Begriff "Zeilenkamera" andere Fernbeob
achtungskameras mitumfassen, die aus der Fernsehtechnik bekannt sind.
Der Vorschlag des Anspruchs 5 dient wieder der Anordnung zweier Bilder
in größtmöglicher Nähe oder in Überlagerung. Denkbar ist auch, durch das
zweite Fernerkennungssystem etwaige Fehlstellen infolge Beleuchtungs
schatten, die sich im Bild des ersten Fernerkennungssystem einstellen, zu
korrigieren oder zu ergänzen. Dabei können auch solche Fehlstellen bei
entsprechendem Rechnereinsatz erkannt und der Korrektur zugeführt
werden. Der gemeinsame Bildschirm kann mit einem oder mehreren
Elektronenstrahlsystemen ausgeführt sein.
Denkbar ist auch die Lösung nach Anspruch 6, die es gestattet, auf
einfache handelsübliche Bildschirme zurückzugreifen.
Aus den Überlegungen heraus, die im einzelnen in der WO 97/37926
dargelegt sind, ist es vorteilhaft, mindestens eines der beiden Fernerken
nungssysteme zum Zoomen auszubilden. Zur Bedeutung des Begriffs
"Zoomen" wird wieder auf Meyers Lexikon l.c. verwiesen, und zwar auf
Seite 222 (Zoom-Objektive in Verbindung mit den auf Seite 184 erwähnten
Objektiven von Fernsehkameras). Das Zoomen bei Fernerkennungssystemen
mit Laufzeitmessung ist in der WO 97/37926 in mehreren Ausführungen im
einzelnen dargestellt und beschrieben.
Das Zusammenspielen der beiden Fernerkennungssystemen nach dem
Prinzip des Zoomens kann nach den Ansprüchen 8 und 9 erfolgen.
Will man das jeweils eine der beiden Fernerkennungssysteme als Ergänzung
oder Korrekturhilfe für das jeweils andere benutzen, so wählt man die
Möglichkeit des Anspruchs 10.
Will man das eine Fernerkennungssystem zur Gewinnung eines allgemeinen
Überblicks und das andere zur Feinstrukturuntersuchung engerer Bereiche
benutzen, so kann man auf den Vorschlag nach den Ansprüchen 11 und 12
zurückgreifen. Man kann beispielsweise einen Containerschacht auf einem
Schiff durch die Zeilenkamera als ganzen beobachten und eine bestimmte
Ecke mittels des zweiten, auf Laufzeitmessung beruhenden Fernerkennungs
systems. Hierzu wird insbesondere auch auf Anspruch 13 verwiesen.
Der Bedienungsmann kann beispielsweise durch Betasten des den größeren
Detektionsbereich darstellenden Bildes auf dem Bildschirm den Ort des
kleineren Detektionsbereichs wählen. Durch das Betasten wird dann das den
kleineren Detektionsbereich erfassende Fernerkennungssystem nach Lage
und Brennweite eingestellt.
Die Relativlage der darzustellenden Detektionsbereiche kann mit optischen
oder elektronischen Mitteln eingestellt werden, beispielsweise nach
Maßgabe des Betastens eines Tastbildschirms. Es ist aber auch denkbar, die
beiden Fernerkennungssysteme relativ zueinander mechanisch verstellbar
zu machen und die mechanische Relativverstellung nach Detektionsbereichs
größe und relativer Lage der Detektionsbereiche durch Einsatz von Servo-Mo
toren zu veranlassen, die die beiden Fernerkennungssysteme relativ
zueinander bewegen.
Eine bevorzugte Relativpositionierung von erstem und zweitem Fern
erkennungssystem sieht vor, daß die Zeilenkamera im Bereich der "opti
schen Achse" eines beweglichen Systems von Laserstrahlen angeordnet ist,
wie es beispielsweise in der WO 97/37926 und zwar dort in den Fig. 3a und
3b dargestellt ist.
Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand von Ausführungs
beispielen; es stellen dar:
Fig. 1 eine Krananlage mit erfindungsgemäßer Zieldetektionsein
richtung;
Fig. 2 als Detail zur Fig. 1 eine erfindungsgemäße Richtstrahl-Aus
sendeeinheit, schematisch dargestellt;
Fig. 3a und 3b eine erfindungsgemäße Richtstrahl-Aussendeeinheit in
verschiedenen Betriebszuständen;
Fig. 4 eine zielortkennzeichnende Eckstruktur eines Containers mit
einem Eckbeschlag zum Einkuppeln eines Spreaders;
Fig. 5 ein Blockdiagramm zum Funktionsablauf eines Detektionsvor
gangs mittels Laufzeitmessung;
Fig. 6a, 6b, 6c und 7a, 7b, 7c eine abgewandelte Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 8 eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Scannens
und
Fig. 10 und 11 verschiedene Darstellungsmöglichkeiten der erfindungs
gemäßen Fernerkennung auf Bildschirmsystemen.
In Fig. 1 ist eine Hafenanlage gezeichnet mit einer Quai-Kante; diese ist mit
10 bezeichnet und verläuft senkrecht zur Zeichenebene. Seitlich der Quai-Kan
te 10 erkennt man ein Hafenbecken 12, in dem ein Schiff 14 liegt. Das
Schiff 14 sei an der Quai-Kante vertaut und soll mit Containern beladen
werden. Auf der linken Seite der Quai-Kante erkennt man eine Fahrfläche
15 des Hafengeländes. Auf dieser Fahrfläche 15 sind Schienen 16 verlegt,
auf denen ein Kranbock oder Kranturm 18 fährt. Der Kranbock oder
Kranturm 18 trägt einen Brückenträger 20. Dieser Brückenträger 20
erstreckt sich orthogonal zur Quai-Kante über das Schiff 14. An dem
Brückenträger 20 ist eine Laufkatze 22 in Längsrichtung des Brückenträgers
20 durch Laufräder 24 verfahrbar. Der Transportantrieb der Laufkatze 22
längs des gesamten Brückenträgers 20 erfolgt durch ein Zugseil 26, das
sich zwischen zwei Umlenkrollen 28 erstreckt und mit einem Antrieb
versehen ist. Das Zugseil 26 ist mit dem Hubseilträger 22 bei 30 antriebs
mäßig verbunden, so daß durch Längsbewegung des unteren Trums des
Zugseils 26 der Hubseilträger 22 über die ganze Länge des Brückenträgers
20 verfahren werden kann. An dem Hubseilträger hängt über ein Hubseilsy
stem 32 ein Lastträger in Form eines sogenannten Spreaders, der mit 34
bezeichnet ist. An dem Spreader 34 hängt ein Container 36, der einem
Standplatz innerhalb des Schiffes 14 zugeführt werden soll. Man erkennt an
dem Schiff 14 den Eingang 40 eines Containeraufnahmeschachts, in
welchem eine Mehrzahl von Containern 36 übereinander gestapelt werden
können. Der Containeraufnahmeschacht 42 bildet mit seinem oberen
Eingang 40 eine Zielposition für den Container 36. Der Container 36 wurde
von einem Containerstapel 44 im Bereich der Krananlage durch den
Spreader 34 aufgenommen und von links nach rechts durch Bewegung der
Laufkatze 22 in die in Fig. 1 gezeigte Position verfahren. Während dieser
Verfahrbewegung wurde bereits durch entsprechende Steuerung der
Bewegung des Zugseils 26 darauf hingewirkt, daß der Lastträger 34
ungefähr in Flucht mit dem Containerschachteingang 40 gelangt. Weiterhin
wurde bereits durch entsprechende Beschleunigungen und Verzögerungen
des Zugseils 26 darauf hingewirkt, daß möglichst keine Schwin
gungsbewegungen des Lastträgers 34 parallel zu der Zeichenebene
stattfinden oder, falls solche Schwingungsbewegungen bereits aufgetreten
waren, diese Schwingungsbewegungen im wesentlichen unterdrückt
werden. Man hat also davon auszugehen, daß der Lastträger 34 mit dem
Container 36 in der in Fig. 1 dargestellten Situation bereits annähernd in
Flucht mit der Zielposition, d. h. mit dem Eingang 40 des Container
aufnahmeschachts 42, ist und im wesentlichen schwingungsfrei ist.
Dennoch ist der Lastträger 34 mit dem Container 36, wie in Fig. 1
übertrieben dargestellt, noch nicht in exakter Flucht zu dem Container
schachteingang 40, so daß weitere Korrekturbewegungen des Lastträgers
34 in horizontaler Richtung parallel zur Zeichenebene und unter Umständen
auch senkrecht zur Zeichenebene notwendig sind, damit der Lastträger 34
mit dem Container 36 ohne Stillstand am Eingang 40 des Containerschachts
42 in den Letzteren im Verlauf seiner Senkbewegung abgesenkt werden
kann.
Von zwei Hubseilzügen 50 des Hubseilsystems 32 gemäß Fig. 1 wird nun
der in Fig. 1 links dargestellte Hubseilzug 50 detailliert beschrieben. Dieser
Hubseilzug 50 läuft von einer an der Laufkatze 22 ortsfest und drehbar
gelagerten Seiltrommel 52 über eine Seilumlenkrolle 54 an dem Spreader 34
zu einem Seilverankerungspunkt 56, der wiederum an der Laufkatze 22
angebracht ist. Man erkennt ohne weiteres, daß an dem Spreader 34
insgesamt vier solcher Hubseilzüge 50 angebracht sein können, die jeweils
mit einer Umlenkrolle 54 zusammenwirken. Die Umlenkrollen 54 können in
den vier Ecken eines rechteckig ausgebildeten Spreaders 34 angeordnet
sein. Man erkennt, daß der Verankerungspunkt 56 des Hubseilzugs an
einem Schlitten 58 liegt, welcher in horizontaler Richtung parallel zur
Zeichenebene an der Laufkatze 22, d. h. am Rahmen der Laufkatze,
verschiebbar geführt ist. Zur Verschiebung des Seilverankerungspunkts 56
mit dem Schlitten 58 ist ein hydraulisches Kraftgerät 60 vorgesehen, so daß
der Verlauf des Seilelements 50' des Hubseilzugs 50 verändert werden
kann. Es ist für den Sachkundigen technischer Mechanik ohne weiteres er
sichtlich, daß durch Verlagerung des Seilelements 50' aus der gezeichneten
Stellung nach links eine Gleichgewichtsveränderung eintritt und daß durch
diese Gleichgewichtsveränderung eine Kraft K auf den Lastträger 34
ausgeübt wird in der durch den Pfeil K dargestellten horizontalen Richtung
parallel zur Zeichenebene. Es ist weiter zu erkennen, daß die Größe und
Richtung dieser Kraft K durch den Bewegungsverlauf des Schlittens 58
beeinflußt werden kann. Weiter ist zu erkennen, daß die Größe der Kraft K
von der Neigung des Seilelements 50' zu Beginn und am Ende seiner
Verlagerung abhängig ist zusätzlich zu der Abhängigkeit von dem Bewe
gungsverlauf des Seilverankerungspunkts 56, der diesem durch das
hydraulische Kraftgerät 60 erteilt wird.
Als Fazit kann man festhalten, daß durch die Verlagerung des Seilver
ankerungspunkts 56 gegenüber dem Hubseilträger, d. h. gegenüber der
Laufkatze 22, die Größe der Kraft K bestimmt werden kann. Es ist weiter zu
ersehen, daß zur Verlagerung des Seilverankerungspunkts 56 nur eine
relativ geringe Masse in Bewegung gesetzt werden muß und daß jedenfalls
die Hauptmasse der Laufkatze 22 nicht bewegt werden muß, um den
Seilverankerungspunkt 56 zur Erzeugung der Kraft K zu verlagern.
Man erkennt in Fig. 1, daß die in ihrer Entstehungsgeschichte beschriebene
Kraft K als Korrekturkraft benutzt werden kann, um den Lastträger 34 und
den von ihm getragenen Container 36 in Fluchtstellung gegenüber der
Zielposition 40 zu bringen, die durch den Eingang des Containeraufnahme
schachts 42 bestimmt ist. Man muß nun bedenken, daß der Lastträger 34
im Zeitpunkt, welcher durch die Fig. 1 dargestellt ist, eine Senkgeschwindig
keit vs und möglicherweise auch eine Horizontalgeschwindigkeit vh besitzt,
möglicherweise auch eine Beschleunigung in Richtung des die Horizontalge
schwindigkeit darstellenden Pfeils vh. Weiter muß man berücksichtigen, daß
der Lastträger 34 und der Container 36 möglicherweise einer Windkraft W
unterliegen.
Man erkennt weiter, daß der Container 36 mit seinem unteren Ende noch
einen Abstand Δh in vertikaler Richtung gegenüber der Zielposition 40
besitzt und daß ferner der Lastträger 34 mit dem Container 36 um die
Strecke Δx entlang der Koordinatenachse x gegenüber der Zielposition 40
versetzt ist. Die vorstehend beschriebenen Zustandsgrößen Δh, Δx, vs, vh,
W und die Masse M sowie ferner die Neigung des Seilelements 50' sind
dafür verantwortlich, welche Position der Lastträger 34 und der Container
36 bei unkorrigiertem weiterem Absenkverlauf relativ zu der Zielposition 40
einnehmen, wenn eine Korrektur des Zielpositionsannäherungswegs nicht
vorgenommen wird. Diese Zustandsgrößen sind deshalb auch verantwortlich
für die notwendige Größe und Richtung einer Korrekturkraft K, die man, wie
vorstehend beschrieben, erzeugen muß, wenn man erreichen will, daß der
Container dann, wenn er mit seinem Boden auf dem Niveau D des Schiffes
14 ankommt, tatsächlich in die Zielposition 40 trifft und in den Container
aufnahmeschacht 42 ohne Stopp einfahren kann.
Um die Werte Δh und Δx bestimmen zu können, ist an dem Lastträger 34
eine ausrückbare Zieldetektionseinrichtung 64 angebracht. Die Zieldetek
tionseinrichtung 64 ist um einen Schwenkpunkt 70 schwenkbar.
Eine charakteristische Struktur des Containerschachteingangs 40, d. h. des
Zielorts, ist der Eckwinkel 72 des Containerschachteingangs 40. Es ist ohne
weiteres vorstellbar, daß die Lage des Spreaders 34 bei Eintritt des
Containers 36 in den Containerschacht 42 so ist, daß zwei diagonal
einander gegenüberliegende Ecken des Containers 36 in vertikaler Flucht zu
zwei einander diagonal gegenüberliegenden Ecken des Containerschachts
42 sind. Man muß also dafür sorgen, daß spätestens zum Zeitpunkt des
Eintritts des Containers 36 in den Containerschacht 42 diese Fluchtstellung
erreicht ist. Um diese Fluchtstellung zu erreichen, muß - wie bereits
angedeutet - u. a. die Höhe Δh gemessen werden, daneben aber auch die
Horizontalabweichung Δx und ggf. auch eine Horizontalabweichung in
Richtung der Achse y.
Auch wenn die Grobeinstellung des Spreaders und des Containers 34 bzw.
36 beispielsweise durch Vorgabe eines Adressensignals bezüglich des zu
wählenden Containerschachts 42 bereits hergestellt ist wenn der Spreader
34 mit dem Container 36 in den Bereich des Containerschachts 42 gelangt,
so kann durchaus die Notwendigkeit sich ergeben, daß die Zieldetektionsein
richtung 64 zunächst einmal den Eckwinkel 72 als eine charakteristische
Struktur des Zielorts, d. h. des Containerschachteingangs 40 ermitteln muß.
Hierzu ist die Zieldetektionseinrichtung 64, wie aus Fig. 2, 3a und 3b zu
ersehen, ausgebildet.
In Fig. 2 erkennt man, daß die Zieldetektionseinrichtung 64 einen Rahmen
74 umfaßt, den man auch als Richtstrahl-Aussendeeinheit bezeichnen kann.
In diesem Rahmen ist eine Vielzahl von Laserstrahlern 76 über ein etwa
rechteckiges Feld 78 verteilt angeordnet, so daß sämtliche Laserstrahler 76
Richtstrahlen 80 in Form eines vertikal abwärts verlaufenden Richtstrahlen
bündels 82 aussenden. Der Rahmen 74 ist in dem Schwenkpunkt 70
schwenkbar gelagert, und zwar sowohl um eine zur Zeichnungsebene
orthogonale Schwenkachse als auch um eine zur Zeichenebene parallele
horizontale Schwenkachse.
Durch Schwenken des Rahmens 74 um die beiden Schwenkachsen kann
man erreichen, daß das parallele Strahlenbündel 82 annähernd auf einen
Eckwinkelbereich 72 fällt. Verständlicherweise sind die Abmessungen des
Rahmens 74 und die Zahl der Laserstrahler 76 beschränkt einmal im Hinblick
auf die räumliche Unterbringung des Rahmens 74 im Bereich des Spreaders
34 und zum anderen im Hinblick auf die mit der Anzahl der Laserstrahler 76
ansteigenden Kosten. Um dennoch insbesondere bei großer Höhe des
Spreaders 34 über dem Niveau D durch das Richtstrahlbündel 82 einen
Eckbereich 72 mit seinen charakteristischen Merkmalen erfassen zu können,
müßte der Rahmen 74 eine praktisch kaum akzeptable Größe mit einer
entsprechenden Anzahl von Laserstrahlern 76 annehmen. Aus diesem
Grunde sind die Laserstrahler 76 - wie in Fig. 3a dargestellt - divergierend
angeordnet. Zufolge dieser divergierenden Anordnung der Laserstrahler 76
kann bei geringer Größe des Rahmens 74 und verhältnismäßig geringer
Anzahl von Laserstrahlern 76 gerade bei großer Höhe des Spreaders 34 über
dem Schiffsniveau D ein großer Detektionsbereich erfaßt werden, der zum
einen eine hohe Wahrscheinlichkeit bietet, den Eckwinkel 72 rasch zu
identifizieren und in den Detektionsbereich vollständig aufzunehmen. Auf
diene Weise ist es dann möglich, durch die Laserstrahler 76 ein ungefähres
Bild des Eckwinkelbereichs 72 zu erhalten.
Hier ist es nun zunächst einmal erforderlich, die Wirkung der Zieldetektions
einrichtung 64 kurz zu beschreiben. Die Laserstrahler 76 sind mit einer
gemeinsamen Zündeinrichtung 84 verbunden, die es erlaubt, die Laser
strahler 76 zeitlich nacheinander zu zünden, so daß jeder der Laserstrahler
76 in kurzen Zeitabständen einen gepulsten Richtstrahl 80 aussendet. Die
nacheinander ausgesandten gepulsten Richtstrahlen 80 werden, sofern der
Rahmen 74 auf einen Eckwinkelbereich 72 hin ausgerichtet ist, in dem
Eckwinkelbereich teilweise auf dem Niveau D der Schiffsoberfläche
reflektiert, teilweise am nicht eingezeichneten Boden des Container
aufnahmeschachts 42 oder an der Oberfläche eines dort befindlichen
Containers. Die einzelnen unter Streuung reflektierten Richtstrahlen treffen
als Streurückstrahlung 88 auf die Rückstrahlungsempfängereinheit 86 auf.
Die Laufzeit des Richtstrahls 88 bzw. der Streurückstrahlung 88 von dem
Laserstrahler 76 zu der Rückstrahlungsempfängereinheit 86 wird elektro
nisch für jeden einzelnen der nacheinander gezündeten Richtstrahlen
gemessen. Diese Laufzeitmessung erlaubt es, für einzelne nacheinander
ausgesandte Richtstrahlen 80 je nach Laufzeit zu entscheiden, ob diese auf
der Fläche D oder in der Tiefe des Containerschachts 42 reflektiert worden
sind. Wenn man nun den Ort und die Orientierung der Laserstrahler 76 und
damit der Richtstrahlen 80 kennt, und wenn man ferner die Höhe der
Zieldetektionseinheit 64 beispielsweise aus den jeweils kürzeren Laufzeiten
kennt, so kann man aus der Kenntnis dieser Größen durch einfache
trigonometrische Rechenoperationen die Auftreffpunkte oder Auftreffberei
che der Richtstrahlen 80 in der Ebene D bestimmen, und zwar bezogen auf
ein spreaderfestes Koordinatensystem. Hat man nun festgestellt, daß zwei
benachbarte Richtstrahlen 80 unterschiedliche Laufzeit haben und erkennt
man die Koordinaten der Auftreffpunkte dieser benachbarten Richtstrahlen
80 auf die Ebene D, so erfährt man aus der Tatsache der unterschiedlichen
Laufzeit, daß zwischen diesen Auftreffpunkten der Richtstrahlen 80 ein
Niveausprung vorliegen muß und hat damit den Ort einer Kante des Eck
winkels 72 eingegabelt.
Durch eine Vielzahl solcher Operationen läßt sich der Verlauf des Eckwinkel
bereichs 72 in bezug auf das spreaderfeste Koordinatensystem feststellen
und damit die Lage des Spreaders 34 bzw. des Containers 36 relativ zu
diesem Eckwinkelbereich 72. Wenn man nun auf diese Weise die Position
von zwei einander diagonal gegenüber liegende Ecken des Spreaders 34
oder des Containers 36 bezüglich zugehöriger Eckwinkelbereiche 72 da
tenmäßig festgelegt hat, so kann man aufgrund dieser Daten entweder eine
Abbildung der Lage des Spreaders 34 oder Containers 36 gegenüber den
Eckwinkelbereichen 72 auf einem Bildschirm erzeugen, so daß eine
Bedienungsperson aus Kenntnis der Relativposition von Spreader 34 und
Container 36 einerseits und Eckwinkelbereichen 72 andererseits Lagekorrek
turimpulse an die Kraftgeräte 60 geben kann. Alternativ kann man die
gewonnenen Daten bezüglich der Relativposition des Spreaders 34 und
Containers 36 gegenüber den Eckwinkelbereichen 72 auch dazu benutzen,
um unmittelbar Steuersignale für die Betätigung der Kraftgeräte 60 zu
erzeugen derart, daß diese auf dem Restabsenkweg Δh eine Korrektur des
Zielwegs des Spreaders 34 und Containers 36 herbeiführen, die zum
Eintauchen des Spreaders 34 bzw. Containers 36 in den Containerauf
nahmeschacht 42 im weiteren Absenkvorgang führt.
Der Abstand benachbarter Auftreffpunkte der Richtstrahlen 80 ist ver
antwortlich für die Abbildungsgenauigkeit der Eckwinkelbereiche 72. Die
Divergenz des Strahlenbündels 82 der Richtstrahlen 80, die als wertvoll für
die Erhaltung eines großen Detektionsbereichs erklärt worden war, erweist
sich deshalb für die Ermittlung eines präzisen Bildes der Eckwinkelbereiche
72 als nachteilig, da sie zu großen Abständen der Auftreffpunkte benach
barter Richtstrahlen 80 führt. Aus diesem Grunde ist vorgesehen, daß die
Orientierung der Laserstrahler 76, welche gemäß Fig. 3a ein nach unten
divergierendes Richtstrahlbündel ergeben, geändert werden kann in
Richtung auf den Zustand von Fig. 3b, wo die Laserstrahler 76 und die nach
unten austretenden Richtstrahlen 80 konvergieren. Auf diese Weise wird der
Abstand der Auftreffpunkte der Richtstrahlen 80 auf der Ebene D bei
gleichzeitiger Verkleinerung des Detektionsbereichs kleiner, so daß ein
präzises Bild der Eckwinkel 72 erhalten wird. Man kann auch sagen "das
Auflösungsvermögen wird verbessert".
Die Ermittlung der Abbildung erfolgt in dem Zustand gemäß Fig. 3b genauso
wie vorher für den Zustand der Fig. 3a beschrieben.
Es ist beispielsweise möglich, in einer bestimmten Höhe des Spreaders 34
und des Containers 36 zunächst die Laserstrahler in der gegenseitigen
Orientierung gemäß Fig. 3a zu verwenden, um ein grobes Bild der Umge
bung des Containerschachteingangs zu ermitteln und dabei die für den
Zielort charakteristischen Eckwinkelbereiche 72 zu identifizieren. Sind diese
einmal identifiziert, so kann man durch Übergang zu dem Zustand gemäß
Fig. 3b das Auflösungsvermögen erhöhen mit der Folge, daß ein scharfes
Bild der Eckwinkelbereiche 72 erhalten wird, das scharf genug ist, um die
notwendigen Lagekorrekturen des Spreaders 34 bzw. Containers 36
durchzuführen. Stellt man fest, daß bei der anfänglichen Zielbeobachtung
mit der Anordnung der Laserstrahler 76 gemäß Fig. 3a der interessierende
Eckwinkelbereich 72 am Rande des durch die Auftreffpunkte der Richt
strahlen 80 auf die Ebene D definierten Detektionsbereichs liegt, so kann
man vor Durchführung des Übergangs von der Winkeleinstellung der
Laserstrahler 76 gemäß Fig. 3a zur Winkeleinstellung gemäß Fig. 3b eine
Schwenkbewegung des Rahmens 74 im Schwenkpunkt 70 vornehmen, so
daß die Zentralachse ZA der von den Laserstrahlern 76 gebildeten
Richtstrahl-Aussendeeinheit in den Eckwinkelbereich 72 fällt. Dann ist er
reicht, daß auch nach erfolgtem Übergang zum Zustand gemäß Fig. 3b der
Eckwinkelbereich 72 voll in dem durch die Auftreffpunkte der Richtstrahlen
80 definierten Detektionsbereich liegt.
Die Laserstrahler 76 sind gemäß den Fig. 3a und 3b stabförmig ausgebildet.
Die stabförmigen Laserstrahler 76 sind an ihren unteren Enden mit
Kardangelenkköpfen 90 in sphärischen Lageröffnungen 92 einer Grundplatte
94 gelagert. Die in Richtung parallel zur Zeichenebene und in Richtung
orthogonal zur Zeichenebene einander benachbarten Lageröffnungen 92
haben untereinander gleiche Abstände a. Nahe ihren oberen Enden durch
dringen die stabförmigen Laserstrahler eine Elastomerplatte 96 in Durch
trittsöffnungen 98, die in Richtung parallel zur Zeichenebene und in
Richtung orthogonal zur Zeichenebene wiederum gleiche Abstände a'
haben. Die Elastomerplatte 96 ist in Richtung parallel zur Zeichenebene
durch zwei einander gegenüberliegende Randangriffsleisten 100 belastbar,
so daß sie durch Annäherung dieser Randangriffsleisten 100 unter
Krafteinwirkung von dem Zustand gemäß Fig. 3b in den Zustand gemäß Fig.
3a überführt werden kann. Entsprechende Randangriffsleisten 100 sind
auch an den zur Zeichenebene parallelen Kantflächen der Elastomerplatte 96
vorgesehen.
Es ist natürlich auch möglich, die Randangriffsleisten 100 Zugkräften zu
unterwerfen, so daß man von einem Ausgangszustand gemäß Fig. 3a durch
Zugkrafteinwirkung in den Zustand gemäß Fig. 3b kommen kann. In diesem
Fall kann die Elastomerplatte 96 auch als relativ dünne Folie ausgebildet
sein, so daß keine Faltungs- oder Knickgefahr besteht.
Zur Eichung der Zieldetektionseinrichtung kann man die Elastomerplatte 96
einer Vielzahl von unterschiedlichen Belastungszuständen unterwerfen,
deren jeder einer bestimmten Orientierung der Laserstrahler 76 entspricht.
Wenn man nun für jeden dieser Belastungszustände die Orientierung der
Laserstrahler 76 ermittelt, so stehen für jeden Zustand der Elastomerplatte
96 entsprechende Orientierungsdaten für die einzelnen Laserstrahler 76 zur
Verfügung. Diese Orientierungsdaten können in einem Datenspeicher in
Zuordnung zu den jeweiligen Belastungswerten gespeichert werden, so daß
durch Eingabe der jeweiligen Belastungswerte die Orientierungsdaten aus
dem Speicher leicht abgerufen werden können, wenn sie benötigt werden,
um die Ortskoordinaten der Auftreffpunkte der Richtstrahlen 80 auf der
Ebene D zu bestimmen.
Es ist ohne weiteres zu ersehen, daß man mit Hilfe der bisher beschriebenen
Mittel auch andere zielortkennzeichnende Strukturen identifzieren und in
ihrer Lage bezüglich eines spreaderfesten Koordinatensystems bestimmen
kann. Es wird beispielsweise verwiesen auf Fig. 4, wo die Ecke eines
Containers 36 dargestellt ist. An dieser Ecke ist ein Eckbeschlag 102 zu er
kennen. Dieser Eckbeschlag 102 weist eine hinterschnittene Öffnung zur
Ankupplung von Kupplungselementen des Spreaders 34 auf. Die hinter
schnittene Öffnung ist mit 104 bezeichnet. Ihre Kontur ist durch Orts
bestimmung einander benachbarter Auftreffpunkte von Richtstrahlen
erkennbar, die unterschiedliche Laufzeiten entsprechend der Niveaudifferenz
innerhalb und außerhalb des Lochbereichs haben.
Wenn, wie dargestellt, die von der Gesamtheit der Laserstrahler 76
gebildete Richtstrahl-Aussendeeinheit im Gelenkpunkt 70 einachsig oder
zweiachsig schwenkbar gelagert ist, so ist es zur Bestimmung der
Ortskoordinaten der Auftreffpunkte der Richtstrahlen auf der Ebene D auch
notwendig, die Schwenkwinkelwerte im Schwenkpunkt 70 etwa durch
Goniometer-Einheiten zu ermitteln und die in den Goniometer-Einheiten
ermittelten Meßwerte bei der Berechnung der Ortskoordinaten der Auftreff
punkte der Richtstrahlen 76 auf der Ebene D zu berücksichtigen.
Nach der Erfindung ist es möglich, mit zunehmender Annäherung des
Spreaders 34 bzw. der Last 36 an die Ebene D kontinuierlich oder stufen
weise von der divergenten Orientierung der Laserstrahler 76 gemäß Fig. 3a
zu einer Parallelbündelung oder der konvergenten Orientierung gemäß Fig.
3b überzugehen, um dadurch das "Auflösevermögen" zu verbessern.
In Fig. 5 erkennt man wieder die Laserstrahler 76 in Zuordnung zu der
Deckfläche D. Die Laserstrahler 76 werden von der Zündeinheit 84
nacheinander gezündet; eine Zündung findet jeweils dann statt, wenn von
einem Computer 106 ein Startsignal 108 an die Zündeinheit 84 gegeben
wird. Die von den Laserstrahlern 76 ausgehenden gepulsten Richtstrahlen
80 gelangen nacheinander zu der Rückstrahlungsempfängereinheit 86. Die
Laufzeiten der einzelnen Richtstrahlen 80 werden nacheinander in der Lauf
zeitmeßeinrichtung 110 gemessen, welche von der Zündeinheit 84 jeweils
den Startzeitpunkt eines gepulsten Laserstrahls 80 und von der Rück
strahlungsempfängereinheit 86 den Empfangszeitpunkt der rückgestreuten
Laserstrahlung 88 mitgeteilt bekommt. Die Ergebnisse der Laufzeitmessun
gen werden in einer der Zündung der Laserstrahler 76 entsprechenden
Reihenfolge über eine Leitung 112 an den Rechner 106 mitgeteilt. Der
Rechner 106 ist mit einem Datenspeicher 114 versehen, in welchem zu
jedem Laserstrahler 76 die Ortskoordinaten innerhalb des Rahmens 74 und
die Orientierungsdaten für jeden Belastungszustand der Elastomerplatte 96
eingespeichert sind. Ferner ist der Rechner 106 mit Goniometereinheiten
116 und 118 verbunden, die an den Rechner 106 die jeweiligen Winkelein
stellungen des Rahmens 74 um den Schwenkpunkt 70 in bezug auf das
spreaderfeste Koordinatensystem liefern. Der Rechner 106 legt die
Belastungszustände der Elastomerplatte 96 fest und gibt hierzu über eine
Leitung 120 Belastungseinstellsignale an ein auf die Leisten 100 ein
wirkendes Kraftgerät 122. Von dem Kraftgerät 122 gelangt ein den
jeweiligen Belastungszustand identifizierendes Signal über eine Leitung 124
an den Speicher 114, so daß von dem Speicher 114 jeweils diejenigen
Orientierungsdaten bezüglich der Laserstrahler 76 über die Leitung 126 an
den Rechner 106 gelangen, die dem eingestellten Belastungszustand an der
Elastomerplatte 96 entsprechen. Außerdem gelangen von dem Speicher 114
über eine Leitung 128 die Ortsdaten der Laserstrahler 76 an den Rechner
106, d. h. diejenigen Daten, welche die Lage der Kugelgelenkköpfe 90 in
der Grundplatte 94 definieren. Aus den dem Rechner 106 zugeführten
Daten lassen sich Bildschirm-Ansteuerungssignale gewinnen, welche ein
räumliches Bild des jeweiligen Detektionsbereichs auf einem Bildschirm 130
erzeugen.
Alternativ oder zusätzlich können von dem Rechner 106 über eine Leitung
132 auch Signale an das Kraftgerät 60 (Fig. 1) gegeben werden, welche
unter Berücksichtigung der Parameter vs, vh, W, M, Δx und Δh die
notwendige Korrekturkraft des Kraftgeräts 60 bestimmen.
Es wurde darauf hingewiesen, daß die gepulsten Richtstrahlen 80 in
zeitlicher Versetzung nacheinander ausgesandt werden. Die Gesamtzeit
zwischen der Zündung eines ersten der Laserstrahler 76 und der Zündung
des letzten Laserstrahlers sei als die Detektionszeit bezeichnet. Diese
Detektionszeit ist so kurz bemessen, daß unter Berücksichtigung der zu
erwartenden Bewegungsvorgänge des Spreaders 34 und des Schiffes 14 die
Relativposition zwischen Spreader und Schiff während der Detektionszeit
im wesentlichen unverändert bleibt.
Es ist auch noch einmal darauf hinzuweisen, daß dann, wenn von einem
Richtstrahl gesprochen wird, der Begriff "Richtstrahl" im Sinne der Erfindung
auch eine Mehrzahl von aufeinander folgenden Richtstrahlen gleicher
geometrischer Zuordnung zu dem spreaderfesten Koordinatensystem
bedeuten kann. Durch die Verwendung einer solchen Folge von Richt
strahlen, die auf den gleichen Auftreffpunkt an der Deckfläche D treffen,
wird erreicht, daß man eine Vielzahl von Laufzeitmessungen zur Verfügung
hat, um durch Mittelwertbildung einen möglichst genauen Wert der Laufzeit
zu erhalten.
In den Fig. 6a, 6b, 6c und 7a, 7b, 7c ist eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zieldetektionseinrichtung dargestellt. In Fig. 6a
und 7a erkennt man die Zieldetektionseinrichtung 64a in verschiedenen
Betriebszuständen.
Die Zieldetektionseinheit 64a umfaßt einen einzigen Laserstrahler 76a, der
einen Grundstrahl 77a gegen einen Schwenkspiegel 134a richtet. Der
Schwenkspiegel 134a ist um eine Schwenkachse 136a in Richtung des
Schwenkpfeils 138a schwenkbar. In Fig. 6a ist die Mittelstellung des
Schwenkspiegels 134a eingezeichnet, und die laufende Winkelkoordinate
des Schwenkwegs ist mit α bezeichnet. In der Laserstrahlquelle 76a werden
nacheinander gepulste Grundstrahlen 77a gezündet, welche infolge der
während der Zündfolge sich ändernden Einstellung des Schwenkspiegels
134a ein nach unten divergierendes Bündel von Richtstrahlen 80a ergeben,
die nacheinander auf die Deckfläche D auftreffen und dabei den Detektions
bereich DB6 beschreiben.
Man kann natürlich auch ein räumliches Bündel von Richtstrahlen 80a
erzeugen, indem man den Spiegel zusätzlich mit einer Schwenkwelle 140a
in Richtung des Schwenkpfeils 142a oszillierend rotieren läßt. Im folgenden
wird nur der ebene Fall betrachtet.
Die Divergenz des Strahlenbündels der Richtstrahlen 80a ist durch den
Zentriwinkel γ6 bezeichnet. Dies ist der Winkel zwischen den beiden
Richtstrahlen 80a, die jeweils bei Maximalausschlag α des Schwenkspiegels
134a in der einen bzw. anderen Richtung entstehen.
Die zwischen den beiden äußersten Richtstrahlen 80a liegenden weiteren
Richtstrahlen sind nicht eingezeichnet; lediglich der Zentralstrahl 80a ist
eingezeichnet.
Jeder der Richtstrahlen ist in seiner Orientierung bestimmt durch den
augenblicklichen Winkelwert α. Der Verlauf des Winkelwerts α in Ab
hängigkeit von der Zeit ist in Fig. 6b dargestellt. Die äußersten Strahlen 80a
des Richtstrahlenbündels gemäß Fig. 6a entstehen dann, wenn der
Winkelausschlag α des Schwenkspiegels 134a den Wert αmax6+ bzw. αmax6-
erreicht.
Während in Fig. 6a ein relativ weitwinkeliges Bündel von Richtstrahlen 80a
mit dem Zentriwinkel γ6 entsteht, wird nach Fig. 7a ein sehr viel engeres
Bündel von Richtstrahlen 80a mit dem Zentriwinkel γ7 erreicht. Der Fig. 6a
entspricht ein großer Defektionsbereich DB6, und der Fig. 7a entspricht ein
kleiner Detektionsbereich DB7. Der Betriebszustand von Fig. 6a entspricht
deshalb etwa dem Aufsuchen einer Zielstruktur, während der Zustand
gemäß Fig. 7a der näheren Untersuchung der Feinstruktur einer Zielstruktur
dient.
Der Unterschied der Betriebszustände von Fig. 6a und Fig. 7a beruht darauf,
daß der etwa einer Sinuslinie entsprechende Bewegungsablauf der
Schwenkbewegung des Schwenkspiegels 134a gemäß Fig. 6b eine größere
Amplitude αmax6 und gemäß Fig. 7b eine kleinere Amplitude αmax7 besitzt.
Es ist also durch einfache Amplitudenänderung des periodischen Schwenk
verlaufs α möglich, unterschiedliche Öffnungsweiten der Bündel von Richt
strahlen 80a und damit unterschiedliche Detektionsbereiche zu erhalten.
In den Fig. 6c und 7c ist angedeutet, daß im Falle einer schrittweisen
Schwenkbewegung des Schwenkspiegels 134a bei Übergang von der
großen Amplitude αmax6 zur kleinen Amplitude αmax7 auch die Schritt
größe der jeweiligen Schwenkwinkeländerung α verkleinert werden muß.
In der Ausführungsform nach Fig. 8 sind analoge Bauteile einer Richt
strahl-Aussendeeinheit 64b mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in der
Ausführungsform nach Fig. 3a und 3b, jedoch ergänzt durch den Zusatz b.
Man erkennt einen Rahmen 74b, in dem stabförmige Laserstrahler 76b
mittels Kardangelenkköpfen 90b in sphärischen Lageröffnungen 92b einer
Grundplatte 94b gelagert sind. Die stabförmigen Laserstrahler 76b sind an
ihren oberen Enden mit teilsphärischen Steuerköpfen 150b ausgeführt.
Diese Steuerköpfe 150b greifen in Steuerbohrungen 152b eines als Steuer
flächenträger dienenden Steuerkolbens 154b ein, welcher in dem Rahmen
74b in Richtung des Doppelpfeils 156b verschiebbar ist. Die Steuer
bohrungen 152b sind auf konzentrischen Kreisen um die Zentralachse ZA
angeordnet und derart schräggestellt, daß bei einer Verschiebung des
Steuerkolbens 154b in Richtung des Doppelpfeils 156b eine Veränderung
der Winkel zwischen den Laserstrahlern 76b eintritt, ähnlich der Winkelver
änderung, die bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3a und 3b durch
die elastische Deformation der Elastomerplatte 96 eintritt.
Durch einen Doppeldrehpfeil 158b ist angedeutet, daß die Zieldetektionsein
richtung 64b auch als ganze verschwenkt werden kann. Diese Verschwenk
barkeit entspricht, bezogen auf Fig. 1, einer Verschwenkung um den
Schwenkpunkt 70. Auf diese Weise kann zum einen eine Schwenkbewe
gung des Rahmens 74b vorgenommen werden, so daß die Zentralachse ZA
der von den Laserstrahlern 76b gebildeten Richtstrahl-Aussendeeinheit 64b
in den Eckwinkelbereich 72 fällt. Darüber hinaus besteht folgende Möglich
keit: Man kann in einer bestimmten Winkelanordnung der Laserstrahler 76b
zueinander entsprechend einer bestimmten Achslage des Steuerkolbens
154b gegenüber dem Rahmen 74b die Zieldetektionseinrichtung 64b einer
Scanbewegung kleiner Winkelamplitude in Richtung des Doppeldrehpfeils
158b unterwerfen, so daß ohne Veränderung der relativen Winkellage der
Laserstrahler 76b ein Bündel von Laserstrahlern 76b und damit die von
diesen ausgehenden Richtstrahlen 80b eine synchronisierte Scanbewegung
gegenüber einer zu beobachtenden Kante 72b nach Fig. 9 eines Eckwinkels
72 (siehe Fig. 1) ausführen.
In Fig. 9 erkennt man in voller Linie gezeichnet zwei einander unmittelbar
benachbarte Richtstrahlen 80b in einer ersten Zeit- und damit Winkelphase
der Scanbewegung, und mit gestrichelter Linie dargestellt die Richtstrahlen
80b' in einer zweiten anschließenden Zeit- und damit Winkelphase der
Scanbewegung in Richtung des Doppeldrehpfeils 158b.
Man wird die Winkel zwischen den Richtstrahlen 80b einerseits und den
Richtstrahlen 80b' andererseits kleiner machen als die Winkel zwischen
aufeinander folgenden Richtstrahlen 80b. Man kann auch im Verlauf einer
Scanbewegung in mehr als zwei Zeit- und Ortsphasen Laufzeitmessungen
vornehmen und jeder dieser Laufzeitmessungen wiederum die Ortskoor
dinaten zuordnen, die in verschiedenen Phasen der Scanbewegung für
benachbarte Richtstrahlen gelten. Wenn man dann für jeden der Richtstrah
len 80b bzw. 80b' den geometrischen Ort der Richtstrahlen kennt, so
erfährt man für eine Gruppe von aufeinander folgenden Richtstrahlpaa
rungen jeweils, ob die Kante 72b schon eingegabelt ist, noch eingegabelt
ist oder nicht mehr eingegabelt ist. Auf diese Weise läßt sich wiederum
durch Laufzeitmessungen in Verbindung mit den zugehörigen geometrischen
Lagedaten der Richtstrahlen die Lage der Kante 72b mit erhöhter Genau
igkeit ermitteln, ohne daß die Zahl der Laserstrahler 76b erhöht werden
muß. Diese Scantechnik ist auch bei den zuvor beschriebenen Ausführungs
formen anwendbar; beispielsweise kann man in Fig. 3a und 3b der
Zieldetektionseinrichtung 64 Scanbewegungen in Richtung der Doppelpfeile
65 und 67 überlagern, indem man etwa in Richtung des Doppelpfeils 65 die
Zusatzantriebseinrichtung 69 und eine entsprechende nicht dargestellte
Zusatzantriebseinrichtung in Richtung des Doppelpfeils 67 wirken läßt.
Diese Zusatzantriebseinrichtungen können dann eine scannende Schwenk
bewegung um den Schwenkpunkt 70 gemäß Fig. 1 erzeugen; alternativ ist
es auch denkbar, zur Erzeugung der scannenden Schwenkbewegung die
Randangriffsleisten 100 unter Beibehaltung ihres Abstands P voneinander
gemeinsam einer Hin- und Herbewegung in Richtung der Doppelpfeile 101
zu unterwerfen, wobei während dieser Scanbewegung der Verformungs
zustand der Platte 96 im wesentlichen unverändert bleibt, so daß die Winkel
zwischen den Laserstrahlern 76 unverändert bleiben.
Im Fall der Ausführungsform nach den Fig. 6a-7c kann man eine ein
dimensionale oder zweidimensionale Scanbewegung für jede der Winkelein
stellungen der Richtstrahlen 80a, beispielsweise gemäß Fig. 7a, herbeifüh
ren, indem man die Zieldetektionseinrichtung 64a um den Schwenkpunkt
70a in Richtung der Doppelpfeile 65a und 67a mittels einer Zusatzantriebs
einrichtung 69a bewegt. Hier ist es alternativ auch möglich, die Scanbewe
gung dadurch zu erzeugen, daß man mindestens einer der Drehbewegungen
des Schwenkspiegels 134a in der jeweiligen für den Winkel γ6 bzw. γ7
verantwortlichen Stellung eine modulierende Scanbewegung mitteilt. Man
wird in der Regel von dieser Scanbewegung nur dann Gebrauch machen,
wenn der Winkel γ7 gemäß Fig. 7a ohnehin schon klein ist und nicht weiter
verkleinert werden kann, um durch diese Scanbewegung dann ein höheres
Auflösevermögen zu erhalten. Bei dieser Scanbewegung wandert dann der
Detektionsbereich DB7 um die in Fig. 7a gezeichnete Mittelstellung.
Der bereits früher angedeutete Eichvorgang kann bei der Ausführungsform
nach Fig. 3a etwa wie folgt vorgenommen werden:
Für jede Winkeleinstellung zwischen den stabförmigen Laserstrahlern 76 und damit zwischen den von diesen ausgehenden Richtstrahlen 80, welche durch einen bestimmten Abstand der Randangriffsleisten 100 vorgegeben ist, wird eine Scanbewegung beispielsweise in Richtung des Doppelpfeils 65 mit Hilfe der Zusatzantriebseinrichtung 69 durchgeführt.
Für jede Winkeleinstellung zwischen den stabförmigen Laserstrahlern 76 und damit zwischen den von diesen ausgehenden Richtstrahlen 80, welche durch einen bestimmten Abstand der Randangriffsleisten 100 vorgegeben ist, wird eine Scanbewegung beispielsweise in Richtung des Doppelpfeils 65 mit Hilfe der Zusatzantriebseinrichtung 69 durchgeführt.
In einer Mehrzahl von Zeitphasen innerhalb dieser Scanbewegung werden
die Auftreffpunkte 81 sämtlicher Richtstrahlen 80 auf einem Schirm 83
vermessen. Damit erhält man in Abhängigkeit von einem Parameter p,
welcher in Fig. 3a der jeweiligen Stellung der Zusatzantriebseinrichtung 69
entspricht, für den jeweiligen Abstand P der Randangriffsleisten 100 Daten
über die Orientierung der Laserstrahler 76 relativ zueinander oder bezogen
auf ein Koordinatensystem, welches durch die Zentralachse ZA definiert ist.
Diese Daten kann man nun in Abhängigkeit von dem Parameter p für
verschiedene Parameter P in dem Datenspeicher 114 speichern, so daß für
jedes Parameterwertepaar p,P in dem Datenspeicher 114 Orientierungsdaten
der jeweiligen Laserstrahler 76 und damit der jeweiligen Richtstrahlen 80
abgerufen werden können und mit Hilfe der Laufzeitdaten die Auftreffpunkte
bestimmen, die man für die räumliche Abbildung etwa eines Eckbereichs 72
benötigt. Es ist ohne weiteres zu ersehen, daß durch das Scannen ein
erhöhtes Auflösungsvermögen erreicht wird, auch wenn die Auftreffpunkte
benachbarter Richtstrahlen, die einem bestimmten Wert des Parameters P
entsprechen, noch relativ groß sind.
Die Verlagerung der Detektionseinrichtung, beispielsweise mittels der
Zusatzantriebseinrichtung 69 der Fig. 3a und 3b oder mittels der Zusatz
antriebseinrichtung 69a der Fig. 6a-7c oder durch Schwenkbewegung der
Detektionseinrichtung 64b in Richtung des Doppelpfeils 158b der Fig. 8,
wurde in der vorstehenden Beschreibung bisher als eine Maßnahme erörtert,
die zu einer Verbesserung des Auflösevermögens führt, indem zwei
benachbarte Richtstrahlen 80b gemäß Fig. 9 bei unveränderter Lage relativ
zueinander gegenüber der Kante 72b gemeinsam geringfügig um ein Maß
verlagert werden, das kleiner ist als der Abstand zwischen den beiden
Richtstrahlen 80b. Eine Bewegung mit Hilfe der gleichen Zusatzantriebsein
richtung 69 der Fig. 3a und 3b oder der Zusatzantriebseinrichtung 69a der
Fig. 6a-7c kann aber auch dazu benutzt werden, um eine bestimmte Ziel
struktur, beispielsweise wiederum die Eckstruktur 72 der Fig. 1, in das
jeweilige Zentrum des Detektionsbereichs im Sinne des "Nachführens" zu
bringen.
Dieses Nachführen kann auch dadurch bewirkt werden, daß beispielsweise
in Fig. 3a und 3b die Laserstrahler 76 und damit deren Richtstrahlen 80
gemeinsam im wesentlichen unter Erhaltung der Relativlage von benach
barten Laserstrahlern 76 und deren Richtstrahlen 80 relativ zueinander
gegenüber dem Rahmen 74 der Fig. 3a und 3b verlagert weiden, wobei eine
Verlagerung der Zentralachse ZA im Sinne eines Nachführens der "Blickrich
tung" erreicht wird. Man kann also eine Feinstruktur, etwa die Eckstruktur
72 der Fig. 1 vor der Verkleinerung des Detektionsbereichs, dadurch in das
Zentrum des Detektionsbereichs verlagern, daß man in der Ausführungsform
nach den Fig. 3a und 3b die beiden Randangriffsleisten 100 gemeinsam
unter Erhaltung ihres Abstands P in Richtung der Doppelpfeile 101 verlagert.
In Fig. 1 ist an dem Spreader 34 zusätzlich zu der ersten Zieldetektionsein
richtung 64, welche auf Laufzeitmessung beruht, eine Zeilenkamera als
zweites Fernerkennungssystem angebracht. Diese Zeilenkamera kann
innerhalb des Umrißbereichs des Spraeders 34 zurückbewegt werden, wenn
der Spraeder 34 mit dem Container 36 in den Containerschacht 42 einfährt.
Im Falle der Fig. 1 ist die Zeilenkamera 210 im Betrieb ortsfest gegenüber
dem Spraeder 34 während das erste Fernerkennungssystem 64 im
Schwenkpunkt 70 schwenkbar ist, so daß es verschiedene Detektions
bereiche anfahren kann, insbesondere Teildetektionsbereiche innerhalb des
von dem ersten Fernerkennungssystem 210 erfaßten Detektionsbereich.
In Fig. 2 ist eine Zeilenkamera 210a an dem ersten Fernerkennungssystem
64 fest oder beweglich angebracht.
In Fig. 3a und 3b ist im Zentrum der stabförmigen und relativ zueinander
beweglichen Laserstrahler 76 eine Zeilenkamera 210c angeordnet,
bevorzugtermaßen eine zoomgeeignete Fernsehkamera. Diese Fernsehka
mera ist aufgrund des besonderen Verhaltens des Gesamtgeräts nach Fig.
3a gegenüber dem Gehäuse 74 stets ortsfest. Damit ist der von der
Zeilenkamera 210c erfaßte Detektionsbereich stets zentriert auf den
Detektionsbereich, welcher von den Laserstrahlern 76 erfaßt wird. Das
Zoomen der Fernsehkamera 210 kann in herkömmlicher Weise durch
Objektivverstellung erfolgen. Dabei kann die Objektivverstellung zum
Zwecke des Zoomens der Fernsehkamera 210c starr oder veränderlich an
die Verschwenkung der Laserstrahler 76 gekoppelt sein, die ebenfalls einem
Zoomen entspricht.
Der in Fig. 5 dargestellte Bildschirm 130 kann den beiden Fernerkennungs
systemen gemeinsam sein. Es kann aber auch für jedes der Fernerkennungs
systeme ein gesonderter Bildschirm vorgesehen sein.
Auch im Falle der Ausführungsform des zweiten Fernerkennungssystems
gemäß den Fig. 6a-7c kann zusätzlich eine Zeilenkamera vorgesehen sein,
wie in Fig. 6a bei 210d angedeutet.
In Fig. 8 ist eine Zeilenkamera bei 210e angedeutet; sie kann aber auch an
der Stelle 210f angebracht werden.
In Fig. 10 erkennt man ein am Standort des Bedienungsmannes angebrach
tes Bildschirmsystem mit zwei Bildschirmen 211 und 212. Der Bildschirm
211 ist dem ersten Fernerkennungssystem (Zeilenkamera) zugeordnet und
bildet den Containeraufnahmeschacht 42 ab. Außerdem bildet er Farb
markierungen 214 ab, die das Aufsuchen des Containeraufnahmeschachts
durch einen anfahrenden Container erleichtern sollen. Man erkennt in der
Abbildung einen Schattenbereich 215, welcher durch mangelhafte
Beleuchtung etwa eines Schiffdecks zustandekommt, so daß das Bild auf
dem Bildschirm 211 unzureichend sein kann. Auf dem Bildschirm 212,
welcher dem zweiten Fernerkennungssystem (auf Laufzeitmessung
beruhend) zugeordnet ist, erkennt man eine vollständige Abbildung des
Containeraufnahmeschachts 42, diesmal beruhend auf Laufzeitmessung.
Dieses Bild läßt zwar die Farbmarkierungen 214 und auch flache Fein
strukturen 216 nicht erkennen, ist aber unabhängig von der Beleuchtung
des Detektionsbereichs und deshalb auch in der linken oberen Ecke
komplett, in welcher das Bild des Schirms 211 eine Fehlstelle hat.
In Fig. 11 erkennt man auf einem einzigen Bildschirm 220 eine durch die
Zeilenkamera gewonnene Komplettabbildung 42k des Containerschachts
und zusätzlich eine Ecke 42e des Containerschachts. Das Bild 42k stammt
von der Zeilenkamera und das Bild 42e stammt von dem auf Laufzeitmes
sung beruhenden zweiten Fernerkennungssystem. Die Lage und die Größe
des jeweils von dem zweiten Fernerkennungssystem zu erfassenden
Detektionsbereichs kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, daß man
mit einem Kugelschreiber auf dem Umriß des Komplettschachts 42k die
Punkte T betastet. In Fig. 11 hat man also das Fernsehbild und das auf
Laufzeitmessung beruhende Bild nebeneinander. Das Bild 42e beruhend auf
Laufzeitmessung, läßt sich auch dreidimensional darstellen, weil dort
Tiefenunterschiede aufgrund von Laufzeitunterschieden dargestellt werden
können.
Claims (18)
1. Zieldetektionseinrichtung zum Detektieren des Zielorts eines beweg
ten Lastträgers (34) umfassend mit dem bewegten Lastträger (34) zur
gemeinsamen Bewegung verbundene Fernerkennungsmittel,
gekennzeichnet durch die Kombination
- a) eines ersten Fernerkennungssystems (210) mit einer Zeilenka mera (210) und
- b) eines zweiten Fernerkennungssystems (64) mit einer Richt strahl-Aussendeeinheit (64), welche dazu ausgebildet ist, um zeitlich versetzte, gepulste Richtstrahlen (80) in Richtung auf einen Detektionsbereich auszusenden, diese Richtstrahl-Aus sendeeinheit (64) in Wirkverbindung mit einer Rück strahlungs-Empfängereinheit in bekannter geometrischer Zuordnung zu der Richtstrahl-Aussendeeinheit (64), wobei diese Rückstrahlungs-Empfängereinheit dazu ausgebildet ist, die einzelnen gepulsten Richtstrahlen (80) entsprechende Rückstrahlung (88) zu empfangen, ferner in Wirkverbindung mit Laufzeit-Meßmitteln, um die Laufzeit gepulster Richt strahlen (80) vom Zeitpunkt der Aussendung bis zum Zeit punkt des Empfangs zu bestimmen und ferner in Wirkverbin dung mit Berechnungsmitteln, welche dazu ausgebildet sind, um aufgrund der gemessenen Laufzeiten Daten entsprechend einer räumlichen Abbildung zumindest eines Teils des Detek tionsbereichs zu gewinnen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem ersten Fernerkennungssystem (210) und dem zweiten Fern
erkennungssystem (64) ein Bildwiedergabesystem (211, 212)
zugeordnet ist, welches einem Beobachter die gleichzeitige Be
obachtung je eines von den beiden Fernerkennungssystemen
(210, 64) gelieferten Bildes gestattet.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bildwiedergabesystem (220) eine gemeinsame Bildfläche
umfaßt, auf welcher je ein von dem ersten Fernerkennungssystem
und von dem zweiten Fernerkennungssystem abgeleitetes Bild
(42k, 42e) des jeweils beobachteten Detektionsbereichs erscheint.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bildwiedergabesystem (211, 212) auf der Verwendung
mindestens eines elektronenstrahlbeaufschlagten Bildschirms
(211, 212) beruht.
5. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem ersten (210) und dem zweiten (64) Fernerkennungssystem
ein gemeinsamer elektronenstrahlbeaufschlagter Bildschirm (220) zu
geordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem ersten (210) und dem zweiten (64) Fernerkennungssystem
je ein gesonderter elektronenstrahlbeaufschlagter Bildschirm
(211, 212) zugeordnet ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest eines der beiden Fernerkennungssysteme (210, 64)
zoom-geeignet ausgebildet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste (210) und das zweite (64) Fernerkennungssystem zu
einem synchronisierten Zoomen ausgebildet sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste (210) und das zweite (64) Fernerkennungssystem zu
einem voneinander unabhängigen Zoomen ausgebildet sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste (210) und das zweite (64) Fernerkennungssystem
annähernd auf jeweils ein und denselben Detektionsbereich gerichtet
sind.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste (210) und das zweite (64) Fernerkennungssystem auf
unterschiedliche Detektionsbereiche gerichtet oder richtbar sind.
12. Einrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Fernerkennungssystem (210) auf einen größeren
Detektionsbereich und das zweite Fernerkennungssystem (64) auf
einen kleineren, gewünschtenfalls in seiner Größe durch Zoomen
einstellbaren Detektionsbereich gerichtet sind oder umgekehrt.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Fernerkennungssystem (64) auf einen variierenden
Detektionsbereich innerhalb des Detektionsbereichs des ersten
Fernerkennungssystems (210) einstellbar ist, welcher hinsichtlich
seiner relativen Größe und seiner relativen Lage innerhalb des Detek
tionsbereichs des ersten Fernerkennungssystems (64) einstellbar ist
oder umgekehrt.
14. Einrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bestimmung der Größe und/oder Lage des dem zweiten
Fernerkennungssystem (64) zugeordneten Detektionsbereichs in
bezug auf den dem ersten Fernerkennungssystem (210) zugeord
neten Detektionsbereich oder umgekehrt der mindestens eine
Bildschirm (220) als ein Tastbildschirm (touch-screen) ausgebildet ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Fernerkennungssystem (210) in mechanisch betriebs
mäßig fester Lage zu dem zweiten Fernerkennungssystem (64)
angebracht ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Veränderung der Lage und/oder Größe der Detektions
bereiche der beiden Fernerkennungssysteme (210, 64) relativ
zueinander elektronische oder/und optische Beeinflussungsmittel
vorgesehen sind.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste (210) und das zweite Fernerkennungssystem (64)
relativ zueinander mechanisch verstellbar sind.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-17,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Fernerkennungssystem (210) unabhängig von der
jeweiligen Einstellung stets koaxial zur optischen Achse des zweiten
Fernerkennungssystems (64) angeordnet ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998103202 DE19803202A1 (de) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | Zieldetektionseinrichtung |
PCT/EP1999/000568 WO1999038791A1 (de) | 1998-01-28 | 1999-01-28 | Zieldetektionseinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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