DE4315005A1 - Vorrichtung zur meßtechnischen Erfassung von Winkellagen eines bewegten Gegenstandes gegenüber seiner Ausgangsstellung - Google Patents
Vorrichtung zur meßtechnischen Erfassung von Winkellagen eines bewegten Gegenstandes gegenüber seiner AusgangsstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbe
griff von Anspruch 1.
Es sind verschiedene Anwendungsbeispiele bekannt, bei de
nen es gewünscht oder gar erforderlich ist, die Winkellage
eines Gegenstandes gegenüber seiner Ausgangsstellung meß
technisch zu erfassen. Bei der Verladung eines Containers
von Bord eines Schiffes zu einem Lagerplatz an Land oder
auch umgekehrt ist es üblich, den Container mittels eines
Spreizkörpers (Spreader), der über Seile an einer Lauf
katze einer Containerbrücke befestigt ist, zu ergreifen,
anzuheben und zu transportieren. Bei einem derartigen Ver
ladevorgang ist der Container erheblichen Schwingungen
und Auslenkungen unterworfen, die nachteiligerweise zu
zeitlichen Verzögerungen beim Containertransport und beim
positionierten Absetzen des Containers an Land oder Bord
eines Schiffes führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich
tung zu schaffen, die eine augenblendfreie und störsichere
meß technische Ermittlung von Winkellagen eines bewegten
Gegenstandes gegenüber seiner Ausgangsstellung ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Gegenstand mit einer Strahlungsquelle für den nahen In
frarotbereich ausgerüstet ist, daß die Strahlungsquelle
von einer im nahen Infrarotbereich empfindlichen TV-Kame
ra detektiert wird, wobei die Ausgangsstellung des Gegen
standes die Referenzposition der Strahlungsquelle dar
stellt, und daß der TV-Kamera ein mikroprozessorgesteuer
tes Echtzeitbildverarbeitungssystem nachgeordnet ist, wel
ches in dem von der TV-Kamera übermittelten Bild des Seh
feldes die Strahlungsquelle und damit den Gegenstand de
tektiert und kontinuierlich verfolgt sowie aus der Ablage
der Strahlungsquelle gegenüber ihrer Referenzposition die
Winkel des Gegenstandes gegenüber seiner Ausgangsstellung
ermittelt.
Ein Vorteil der Erfindung liegt in der Blendfreiheit der
Vorrichtung für einen Kranfahrer. Die Vorrichtung stellt
exakte Winkelmeßergebnisse bereit, die vorteilhafterweise
zur Gegensteuerung der unerwünschten Auslenkungen und Aus
lenkwinkel eines transportierten Gegenstandes verwendet
werden können, so daß ein schnelleres positioniertes Ab
stellen des Gegenstandes an einem vorgesehenen Ort möglich
ist.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
2 bis 11 beschrieben.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Er
findung dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 eine Containerbrücke mit einer erfindungsgemäßen
(Pendelmeß-) Vorrichtung und
Fig. 2 die wesentlichen Bauelemente der Vorrichtung ge
mäß Fig. 1 in einem Prinzipbild.
Aus Fig. 1 ist eine Laufkatze 1 einer mit 2 bezeichneten
Containerbrücke ersichtlich, an deren Seilen 3 mittels
einer zeichnerisch nicht dargestellten Greif-Spreizeinrich
tung ein Container 4 oder ein anderer beliebiger Gegen
stand befestigt ist. Die Greif-Spreizeinrichtung ergreift
den Container 4 und transportiert diesen, beispielsweise
zwecks Verladung von Bord eines Schiffes oder auch umge
kehrt. Beim Transport des Containers in Richtung der ein
gezeichneten Pfeile 5, 6 schwenkt der Container 4 in Rich
tung der Pfeile 7, 8 aus, wobei ein durch die Transport
geschwindigkeit und durch die Masse der Last vorgegebener
Auslenkbereich eingezeichnet und mit 9 bezeichnet ist.
Zur meßtechnischen Erfassung der Winkel lagen des Contai
ners 4 gegenüber seiner Ausgangsstellung ist an der Lauf
katze 1 eine TV-Kamera 10 für den nahen Infrarotbereich
angeordnet, der - wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist - ein
vorzugsweise mikroprozessorgesteuertes Echtzeitbildver
arbeitungssystem 11 nachgeordnet ist. An der Spreiz-Greif
einrichtung (oder auch an dem Container) ist eine Strah
lungsquelle 12 befestigt, die von der IR-Kamera 10 detek
tiert wird. Hierbei stellt die Ausgangsstellung des Con
tainers 4 beim Befestigen der Greif-Spreizeinrichtung an
dem Container 4 die Referenzposition der Strahlungsquelle
12 dar, die vorteilhafterweise in der optischen Achse der
TV-Kamera 10 liegt. Als Strahlungsquelle 12 kann eine vi
brationsunempfindliche Halogenlampe mit vorgeschaltetem
IR-Blendschutzfilter dienen.
In dem von der TV-Kamera 10, beispielsweise einer CCD-Ka
mera mit einem CCIR-Norm-Videoausgangssignal, wodurch vor
teilhafterweise eine hohe Meßgenauigkeit bei unterschied
lichen Temperaturverhältnissen sichergestellt wird, über
mittelten Bild des Sehfeldes wird die Strahlungsquelle 12
und damit der Container 4 von dem vorzugsweise nach einem
Kontrasttrackverfahren arbeitenden Echtzeitbildverarbei
tungssystem 11 detektiert und kontinuierlich verfolgt.
Aus der Ablage der Strahlungsquelle 12 gegenüber ihrer Re
ferenzposition werden für vorgegebene Zeitintervalle die
Winkel des Containers 4 gegenüber seiner Ausgangsstellung
ermittelt und als positive bzw. negative Winkel α rela
tiv zur optischen Achse der TV-Kamera 10 ausgegeben. Hier
bei kann die TV-Kamera 10 die Szene beispielsweise kon
tinuierlich im 20 ms-Halbbildtakt aufnehmen, so daß die
ermittelten Winkelwerte zyklisch mit einer Wiederholrate
von 20 ms aktualisiert werden. Die ermittelten Winkelwer
te können an einen Steuerrechner gegeben werden, der
Stellsignale, die den durch den Transport hervorgerufenen
Auslenkungen des Containers 4 entgegenwirken sollen, er
rechnet und an eine zeichnerisch nicht dargestellte Gegen
steuereinrichtung abgibt, so daß ein schnellerer Transport
und ein positioniertes Abladen des Containers 4 möglich
ist.
Der TV-Kamera 10 kann ein nicht gezeichneter Monitor zur
visuellen Funktionskontrolle nachgeordnet sein, wobei in
das Szenenbild des Monitors ermittelte Winkel- und Ent
fernungswerte eingeblendet werden können.
Weiterhin ist es möglich, daß an der Spreiz-Greifeinrich
tung oder an dem Container 4 zwei oder mehrere Strahlungs
quellen 12 in einem definierten Abstand zueinander im Seh
feld der Kamera angeordnet sind. Aus den von dem Echtzeit
bildverarbeitungssystem 11 ermittelten unterschiedlichen
Winkeln für die Strahlungsquellen können dann die Entfer
nung des Gegenstandes 4 von dem Objektiv der TV-Kamera 10
sowie Ablagekoordinaten des Containers 4 in Absolutwerten
gegenüber seiner Ausgangsstellung errechnet werden.
Die Erfindung ist auf das oben beschriebene Ausführungs
beispiel nicht beschränkt. Vielmehr lassen sich mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung Winkellagen von bewegten
Gegenständen allgemeiner Art erfassen.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur meßtechnischen Erfassung von Winkel
lagen eines bewegten Gegenstandes gegenüber seiner Aus
gangsstellung, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand
(4) mit einer Strahlungsquelle (12) für den nahen Infra
rotbereich ausgerüstet ist, daß die Strahlungsquelle (12)
von einer im nahen Infrarotbereich empfindlichen TV-Kame
ra (10) detektiert wird, wobei die Ausgangsstellung des
Gegenstandes (4) die Referenzposition der Strahlungsquel
le (12) darstellt, und daß der TV-Kamera (10) ein mikro
prozessorgesteuertes Echtzeitbildverarbeitungssystem (11)
nachgeordnet ist, welches in dem von der TV-Kamera (10)
übermittelten Bild des Sehfeldes die Strahlungsquelle (12)
und damit den Gegenstand detektiert und kontinuierlich
verfolgt sowie aus der Ablage der Strahlungsquelle (12)
gegenüber ihrer Referenzposition die Winkel des Gegenstan
des (4) gegenüber seiner Ausgangsstellung ermittelt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Referenzposition der Strahlungsquelle (12) in der
optischen Achse der TV-Kamera (10) liegt, und daß das Echt
zeitbildverarbeitungssystem (11) die ermittelten Winkel
des Gegenstandes (4) als positive bzw. negative Winkel
werte relativ zur optischen Achse der TV-Kamera (10) aus
gibt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Echtzeitbildverarbeitungssystem (11) die
Winkel nach einem Kontrasttrackverfahren ermittelt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die TV-Kamera (10) eine Szene kontinuierlich
im 20 ms-Halbbildtakt aufnimmt und somit die ermittelten
Winkel zyklisch mit einer Wiederholrate von 20 ms aktuali
siert werden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der TV-Kamera (10) ein Monitor zur visu
ellen Funktionskontrolle nachgeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die
Einblendung von Winkel- und/oder Entfernungsdaten in das
Szenenbild des Monitors.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 4 oder 5, gekennzeich
net durch die Verwendung einer CCD-Kamera mit einem CCIR-
Norm-Videoausgangssignal.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Strahlungsquelle (12) eine vibrationsun
empfindliche Halogenlampe mit vorgeschaltetem IR-Blend
schutzfilter vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß an dem Gegenstand (4) zwei oder mehre
re Strahlungsquellen (12) in einem definierten Abstand zu
einander im Sehfeld der TV-Kamera (10) angeordnet sind,
und daß das Echtzeitbildverarbeitungssystem (11) aus den
unterschiedlichen Winkeln für die Strahlungsquellen (12)
die Entfernung des Gegenstandes (4) von dem Objektiv der
TV-Kamera (10) sowie Ablagekoordinaten des Gegenstandes (4)
in Absolutwerten gegenüber seiner Ausgangsstellung ermit
telt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Er
mittlung von Winkel lagen eines an der Laufkatze einer Con
tainerbrücke mittels Seilen befestigten Containers wäh
rend des Transports, dadurch gekennzeichnet, daß die an
dem Container (4) befestigte(n) Strahlungsquellen(n) (12)
von einer oberhalb des Containers (4) angeordneten TV-Ka
mera (10) detektiert wird (werden), und daß die von dem
Echtzeitbildverarbeitungssystem (11) ermittelten Winkel
werte an einen Steuerrechner gegeben werden, der den durch
den Transport hervorgerufenen Auslenkungen des Containers
(4) entgegenwirkende Stellsignale errechnet und an eine Ge
gensteuereinrichtung abgibt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahlungsquelle(n) (12) an einer, den Container
(4) ergreifenden, anhebenden und transportierenden Greif-
Spreizeinrichtung (Spreader) befestigt ist bzw. sind.
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