DE69825947T2

DE69825947T2 - Automatisches portalsteuerungssystem für containerverladevorrichtung

Info

Publication number: DE69825947T2
Application number: DE69825947T
Authority: DE
Inventors: Kari Rintanen; Marko Hautakangas; Keijo Parviainen; Tuomo Raami
Original assignee: Kalmar Industries Oy AB
Current assignee: Kalmar Industries Oy AB
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2018-01-06
Also published as: ES2226091T3; WO1998034127A1; EP0909394B1; DE69825947D1; EP0909394A1; FI973960A; FI973960A0; AU5325498A

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Steuerungssystem/Lenksystem für eine Containerhandhabungsmaschine, um dafür zu sorgen, dass eine Containerhandhabungsmaschine wie zum Beispiel ein mobiler Portalkran, ein Stellagenträger oder ein Äquivalent sich entlang gerader Linien bewegt, die durch Reihen von Containern oder durch ein Gleis oder ein Äquivalent bestimmt sind, wobei das automatische Steuerungssystem ein Navigationssystem umfasst, das auf einem Satellitenpositionierungssystem basiert, wobei das Navigationssystem ein in einer stationären Bodenstation montiertes stationäres GPS-Gerät hat und mobile GPS-Geräte, die auf sich in dem umgebenden Bereich bewegenden Containerhandhabungsmaschinen montiert sind, wobei die GPS-Geräte angepasst sind, Signale von dem Satelliten des GPS-Systems zu empfangen, um so die Positionen der GPS-Geräte zu bestimmen, als auch in der stationären Bodenstation und auf den mobilen Containerhandhabungsmaschinen montierte Funkgeräte, um so ein Positionskorrektursignal von dem Funksender der stationären Bodenstation zu den mobilen Funkempfängern der Containerhandhabungsmaschinen zu übertragen, am die Containerhandhabungsmaschine zu steuern, entlang dem gewünschten Laufweg zu laufen, um eine Übertragung von Containern zu gestatten.
In der folgenden Beschreibung wird eine Containerhandhabungsmaschine hauptsächlich als mobiler Portalkran (Portalkran mit Gummireifen-RTG) verstanden, der hauptsächlich in Häfen und Inlandterminals zum Übertragen und Stapeln von Containern und zum Laden und Entlanden von Lastkraftwagen, Anhängern und Zügen eingesetzt ist. Die Erfindung kann jedoch ebenfalls äquivalent auf einen Stellagenträger für Container angewendet werden. Mobile Portalkräne sind gemäß den Anforderungen der Kunden als eine Anzahl von verschiedenen Größen hergestellt, die normalerweise so dimensioniert sind, dass als Regel, 4–8 angrenzende Containerreihen innerhalb der Spurweite des Krans gepasst werden können, wobei innerhalb dieser Reihen der Kran 4–6 Container übereinander und einen nach dem anderen stapeln kann, soweit dies durch den verfügbaren Raum und das Logistiksystem ermöglicht ist. Innerhalb der Spurweite eines mobilen Portalkrans verbleibt als Regel die auf der äußersten Seite angeordnete Containerreihe leer, sodass Lastkraftwagen, die Container bringen und abholen, entlang dieser Spur zu der korrekten Position fahren können. Zum Beispiel beträgt die Spurweite eines typischen, mobilen Portalkrans, bei dem die Spurweite des Krans sechs Containerreihen und eine Containerhandhabungsspur und vier Container übereinander in der vertikalen Richtung aufnimmt, 23 Meter und die Höhe 21 Meter. Daher ist die Ausrüstung von sehr großer Dimension.
Die Rahmenkonstruktion eines mobilen Portalkrans (RTG) ist derart, dass zuerst bei jeder Seite des Krans Räder sind, auf deren Stützen ausgesprochen hohe Stützbeine montiert sind. An der Oberseite der Stützbeine gibt es eine Brücke, die die an jeder Seite des Krans angeordneten Beine verbindet. Auf der Brücke ist eine sich im Wesentlichen in seitlicher Richtung bewegende Laufkatze montiert, wobei die Laufkatze mit einer Containererfassungsvorrichtung bereitgestellt ist, die Spreader genannt wird, und auf Hubseilen auf der Laufkatze aufgehängt ist. In einem Terminal, in dem mobilen Portalkräne eingesetzt sind, sind die Containerreihe normalerweise in Übereinstimmung mit auf dem Boden aufgemalten Linien angeordnet. Diese Linien sind normalerweise ausgehend von einer Laservermessung aufgemalt, sodass die Containerreihen gerade sind. In großen Häfen und Äquivalenten, in denen solch eine Ausrüstung verwendet wird, sind die Containerreihen als Regel sehr lang, zum Beispiel haben sie eine Länge von ungefähr 300–400 Metern.
In Terminals, in denen mobile Portalkräne eingesetzt sind, sind die Containerreihen als Blöcke angeordnet, in denen es als Regel eine bestimmte Anzahl von Containerreihen Seite an Seite gibt, zum Beispiel sechs Containerreihen Seite an Seite, und zusätzlich eine Containerhandhabungsspur. Wenn ein Container in einen Stapel an die gewünschte Position übertragen wird, wird in der ersten Stufe die Containerhandhabungsvorrichtung zu der Position in dem Block gefahren, in dem der Container anzuordnen ist. Danach fährt der Lastkraftwagen, der den Container bringt, zum Beispiel entlang der Containerhandhabungsspur zu der korrekten Position unterhalb der Containerhandhabungsmaschine, sodass der Spreader den auf dem Lastkraftwagen angeordneten Container ergreifen und den Container von der Lastkraftwagenladefläche heben kann. Der Container wird auf eine ausreichende Höhe angehoben, wobei danach die Laufkatze zur Seite der Position der korrekten Containerreihe übertragen wird, wo der Container in seine Stellung abgesenkt wird. Wenn ein Container von dem Stapel genommen wird, ist der Vorgang ähnlich, aber natürlich in umgekehrter Reihenfolge.
Die ausschließlich manuelle Steuerung einer Containerhandhabungsmaschine wie zum Beispiel einem mobilen Portalkran ist schwierig wegen der großen Größe der Maschinen, und da es möglich sein muss, die Maschine über weite Entfernungen vollständig gerade in sehr engen Räumen zu fahren. Deswegen wurden unter der Sichtweise eine Containerhandhabungsmaschine gerade über Containerstapel fahren zu lassen vielzählige Hilfseinrichtungen entwickelt, die die Maschine automatisch steuern, sodass die Containerhandhabungsmaschine präzise entlang einer geraden Linie über den Containerstapeln läuft. In solch einem Fall bestimmt der Bediener der Maschine typischerweise die Geschwindigkeit der Containerhandhabungsmaschine, und die Lenkung arbeitet automatisch mittels einem Computer oder einer beliebigen anderen, äquivalenten Steuereinrichtung.
Wie oben ausgeführt wurde, gibt es einige verschiedene Bauarten von Hilfseinrichtungen, die zum Schwenken entlang einer geraden Linie vorgesehen sind, wobei die frühesten Hilfseinrichtungen in dieser Art mittels einem in dem Boden installierten Führungsdraht arbeiten, in dessen Verbindung eine Antenne oder Antennen, die auf dem mobilen Portalkran montiert sind, die Position des Drahtes unter der Maschine misst (messen), und die Maschine so lenkt, dass sie auf dem Draht verbleibt. Jedoch ist es ein Missstand eines solchen Systems, dass das Einbauen des Drahtes in den Boden arbeitsaufwendig ist, und der Draht beschädigt werden kann, wenn die Erde bewegt wird oder Auswirkungen von Frieren und Tauen ausgesetzt ist. Ebenfalls muss eine Fülle an Installationsarbeiten ausgeführt werden, wenn eine neue Steuerlinie hergestellt oder eine alte verschoben wird, wobei deswegen die Steuerlinien nicht schnell geändert werden können.
Entsprechende neuere Hilfseinrichtungen haben zum Beispiel Einrichtungen einer Bauart, in der dünne Stahlstreifen oder entsprechende Metallplatten mit bestimmten Abständen zum Beispiel mit einem Zwischenraum von fünf Metern in das Feld das heißt in den Boden geschraubt sind. In solch einem Fall messen die auf dem mobilen Portalkran befestigten Antennen jedes Mal die Position der Metallplatten, wenn die Maschine über eine Platte läuft. Der Computer der Containerhandhabungsmaschine steuert die Maschine so, dass sie der Metallplattenreihe folgen kann. Verglichen mit dem zuerst oben Beschriebenen, ist es ein Vorteil solch eines Systems, dass es schneller installiert werden kann, aber auch jetzt können die Lauflinien nicht ohne zeitaufwendige Installationsarbeit geändert werden.
Noch neuere Steuersysteme haben ebenfalls Systeme, die mittels Transpondern arbeiten, die in dem Boden montiert sind. In solch einem System sind Transponder in Löchern eingebaut, die in bestimmten Abständen in den Boden gebohrt wurden, zum Beispiel mit einem Abstand von fünf Metern. Die Antennen oder Antennen, die auf dem mobilen Portalkran montiert sind, misst (messen) wieder jedes Mal die Position der Transponder, wenn der Kran über solch einen Transponder läuft. In solch einem Fall steuert der Computer den mobilen Portalkran so, dass er der Transponderreihe folgt. Dieses System schließt ebenfalls die oben beschriebenen Nachteile ein, das heißt die Installationsarbeit ist arbeitsaufwendig und das Ändern der Steuerlinien ist langsam.
Ein weiteres Portalsteuerungssystem nach dem Stand der Technik ist so beschaffen, dass ein Streifen auf ein Feld des Terminals das heißt auf den Boden gemalt wurde, wobei der Streifen mittels einer Kamera beobachtet wird. Auf diese Weise beobachtet eine an dem Kran angebrachte Kamera die aufgemalte Linie unterhalb des Krans und steuert den Kran so, dass er auf der gemalten Linie verbleibt. Ebenfalls ist in solch einem System ein Missstand die langsame Änderung der Steuerlinien, sogar obwohl das Malen einer neuen Steuerlinie viel schneller ausgeführt werden kann als zum Beispiel die Installation von Transpondern in dem Boden. Jedoch ist eine große Schwäche und Missstand des auf einer Kamera basierenden Systems ihre Abhängigkeit von Verschmutzung, Regen, Schnee und schwierigen Beleuchtungsbedingungen.
Mit Bezug auf den Stand der Technik wird Bezug gemacht auf die Veröffentlichungen WO 91/09375 und WO 91/09275. WO 91/09375 offenbart die Anwendung von Differenzial-GPS-Korrekturdaten um die Genauigkeit beim Messen der Position eines Fahrzeugs zu verbessern, das mit einem GPS-Empfänger ausgestattet ist. Eine mit GPS ausgestattete Bodenstation überträgt die berechneten systematischen Fehler zu dem Fahrzeug, das Datenfunk verwendet. Insbesondere offenbart die WO 91/09375 die Verwendung eines auf (GPS) basierenden Navigationssystems mit einem in einer stationären Bodenstation montierten GPS-Gerät und auf den Fahrzeugen montierten mobilen GPS-Geräten, um die Positionen der GPS-Geräte zu bestimmen. Außerdem offenbart sie Funkgeräte, die in der stationären Bodenstation und auf den Fahrzeugen befestigt sind, um so ein Positionskorrektursignal von dem Funksender der stationären Bodenstation zu den mobilen Funkempfängern der Fahrzeuge zu übertragen, um das Fahrzeug entlang dem gewünschten Laufpfad laufen zu lassen. Darüber hinaus lehrt die WO 91/09375 die Verwendung einer Folge von linearen Segmenten (neben anderen Arten von Kurven), von denen jedes durch zwei Knoten definiert ist, um die Route darzustellen, der das Fahrzeug folgen soll.
WO 91/09275 offenbart ein anderes Fahrzeugsteuerungssystem unter Verwendung von Differenzial-GPS-Korrekturdaten, um die Genauigkeit der Positionsmessung zu verbessern.
Bezug wird außerdem auf die Veröffentlichungen WO 94/02890, WO 95/31759, EP 679975 und EP 494499 gemacht. Von diesen Veröffentlichungen beschreibt WO 94/02890 ein zur Übertragung von Containern vorgesehenes Fahrzeug, das mit einer automatischen Lenkung bereitgestellt ist, dessen Steuerung in einem Hafenbereich auf Signalstangen basiert, die in dem Bereich errichtet wurden und die Mikrowellen reflektieren, und auf einer Karte des Hafenbereichs. Es ist ein Problem dieser Lösung, dass feste Strukturen in dem Hafenbereich für die Steuerung errichtet werden müssen. Andererseits ist in der Veröffentlichung WO 95/31759 ein unbemannter Traktor beschrieben, dessen Steuerung auf einer digitalisierten Karte des Arbeitsbereiches basiert, die im Voraus in dem Steuersystem programmiert wurde, und auf der Verwendung eines Satellitenpositionierungssystems. Ein Missstand ist die komplizierte Natur des Systems. Die Veröffentlichung EP 679975 beschreibt ein ausgesprochen kompliziertes System für die Steuerung eines unbemannten Fahrzeugs während Verwendung von einem Satellitenpositionierungssystem gemacht wird, und die Veröffentlichung EP 494499 beschreibt das Überwachen des Laufens eines Fahrzeuges mittels einem Satellitenpositionierungssystem.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein automatisches Steuerungssystem einer neuen Bauart für eine Containerhandhabungsmaschine bereitzustellen, wobei das System die Schwächen und Missstände nicht einschließt, die oben beschrieben wurden und die für die Systeme gemäß Stand der Technik eigentümlich sind, wobei mittels dem System eine bemerkenswerte Verbesserung im Vergleich mit den vorhandenen Systemen erreicht wird.
Unter dem Gesichtspunkt die Aufgabe zu lösen ist die Erfindung hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass um die Verschleißnuten zu vermeiden, die von den Rädern der Containerhandhabungsmaschine auf den Steuerlinien in dem Terminalfeld entstehen, das Steuersystem der Containerhandhabungsmaschine mittels Programmierung angeordnet wurde, anstelle von einer Steuerlinie zwei oder mehr Steuerlinien einzusetzen, die Seite an Seite innerhalb des Breitenbereichs des verfügbaren Steuerwegs angeordnet sind.
In solch einem Fall ist es bevorzugt, das Steuersystem anzuordnen, um die Steuerlinien automatisch in gewünschten Abständen zu ändern.
Das System gemäß der Erfindung zum Messen der Richtung und der Position der Containerhandhabungsmaschine kann als ein System zum Positionieren und Orten von einzelnen Containern eingesetzt werden.
In solch einem Fall, gemäß einer weiteren Ausführungsform, wurde das automatische Steuern der Containerhandhabungsmaschine angeordnet, die Laufkatze oder den Seitenverschiebungsmechanismus der Containerhandhabungsmaschine an der korrekten Stelle zu orten, um einen Container aufzunehmen oder zu stapeln, wobei Verwendung von einer Information gemacht wird, die der genauen x, y Position des Containers in dem Speicher speichert und durch Verwendung machen von einer Information, die die x, y Position der Containerhandhabungsmaschine betrifft, die durch das Navigationssystem gemessen wurde. Gemäß einer Ausführungsform wird eine Kombination der zwei zuletzt erwähnten Ausführungsformen verwendet.
Das System kann mit einem Computer bereitgestellt sein, durch den die Lenkung und Steuerung der Containerhandhabungsmaschinen vollautomatisch ohne manuelle Steuerung durchgeführt werden kann. Es kann jedoch zweckmäßig sein, dass die Containerhandhabungsmaschinen zusätzlich mit manuellen Lenk- und Bedieneinrichtungen bereitgestellt sind.
Mittels der Erfindung ist ein signifikanter Vorteil gegenüber den Lösungen gemäß Stand der Technik bereitgestellt, und als ein konkreter Vorteil sollte das Definieren von neuen Steuerlinien ohne jegliche Installationsarbeit oder Malen oder was auch immer auf das Containerfeld anzuwenden ist, angemerkt werden. Mittels dem System gemäß der Erfindung wird ein ausgesprochen genaues Steuern einer Containerhandhabungsmaschine erreicht und außerdem ist es mittels dem System gemäß der Erfindung zur selben Zeit möglich, eine große, nicht voreingestellte Anzahl von Containerhandhabungsmaschinen zu steuern. Das Ausbilden von Nuten in den Steuerlinien kann verglichen mit dem Stand der Technik im Wesentlichen verringert werden, wobei in dem Fall die Notwendigkeit den Bodenbelag zu erneuern im Wesentlichen viel weniger regelmäßig ist als früher. Die weiteren Vorteile und kennzeichnenden Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung herauskommen.
Im Folgenden wird die Erfindung mittels einem Beispiel mit Bezug auf die Figuren in den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1A ist eine Seitenansicht eines mobilen Portalkrans (Portalkran mit Gummireifen-RTG), an dem das automatische Steuerungssystem gemäß der Erfindung angewendet werden kann.
1B zeigt einen mobilen Portalkran (Portalkran mit Gummireifen-RTG), wie in 1A gezeigt, der in der Laufrichtung betrachtet wird.
2 ist eine vollschematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Steuerungssystems gemäß der Erfindung.
3–6 zeigen verschiedene Betätigungen des automatischen Steuerungssystems gemäß der Erfindung in Form von Blockdiagrammen.
7A und 7B zeigen den Weg, mit dem das Ausbilden von Nuten in dem Terminalbereich oder in dem Containerfeld wesentlich verringert werden können.
Die in 1A und 1B gezeigte Containerhandhabungsmaschine ist ein mobiler Portalkran 10 (Portalkran mit Gummireifen – RTG), der Räder 11 hat, die an jeder Seite der Maschine angepasst sind, wobei die Räder im Wesentlichen vertikale Stützbeine 12 lagern. An dem oberen Ende der Stützbeine 12 wurde eine Querrichtungsbrücke 13 installiert, die die an beiden Seiten der Maschine angeordneten Stützbeine 12 verbindet. Von der Brücke 13 gelagert ist eine Laufkatze 14 montiert, die sich entlang der Brücke 13 in der Querrichtung der Maschine 10 bewegen kann. Auf der Laufkatze 14 ist ein Spreader 16 mittels Hubseilen 15 aufgehängt, der in der vertikalen Richtung verschiebbar ist, und durch den die Container ergriffen werden, um sie zu übertragen. 1B zeigt insbesondere die Art und Weise, in der die Container in dem Terminalbereich in einer Anzahl von Seite an Seite angeordneten Reihen gestapelt werden, wobei die Anzahl der Reihen im Fall der 1B sechs angrenzende Reihen im jedem Block sind. Die Containerreihen bilden einen Block so, dass jeder Block außerdem eine freie Containerhandhabungsspur 2 hat. Die Containerhandhabungsmaschine 10 arbeitet über den Containerreihen, sodass die an jeder Seite der Maschine angeordneten Räder 11 an jeder Seite des Blocks laufen, während die Containerreihen und die Containerhandhabungsspur 2 zwischen den Rädern 11 und den Stützbeinen 12 verbleibt. Sogar obwohl in der folgenden Beschreibung das System gemäß der Erfindung ausdrücklich als auf einen mobilen Portalkran angewendet beschrieben wird, wie er in 1A und 1B gezeigt wird, kann das System ebenfalls zum Beispiel für das Steuern eines Regalträgers für Container eingesetzt werden, der eine kleinere Größe hat, als die oben beschriebene Vorrichtung.
Ein Regalträger für Container und Häfen, der Regalträger einsetzt, unterscheidet sich von mobilen Portalkränen so, dass ein Regalträger Container nur in einer Reihe stapelt und üblicherweise nur zwei oder drei Container übereinander. Zwischen den Containerreihen gibt es einen Freiraum, sodass der Regalträger auf jeder Reihe laufen kann. Ebenfalls trägt ein Regalträger selbst und überträgt Container über große Entfernungen und erfordert keine Lastkraftwagen oder Anhänger um seinen Betrieb zu unterstützen.
Die Position und bevorzugt auch der Kurs oder die Richtung der Containerhandhabungsmaschine 10 in dem Terminalbereich ist mittels einer Navigationsausrüstung bestimmt, mit der zumindest das geradlinige Steuern der Containerhandhabungsmaschine bei den Containerreihen und den aus den Reihen zusammengesetzten Einheiten gesteuert wird. Eine Navigationsausrüstung kann wirkungsvoll auf eine Anzahl von verschiedenen alternativen Wegen getragen werden, aber es wird möglich, eine auf einem Satellitenpositionierungssystem basierende Navigationsausrüstung als bevorzugte Ausführungsform einer Navigationsausrüstung zu berücksichtigen, wobei versucht wird, diese Ausrüstung mittels 2 schematisch darzustellen.
Wie gut bekannt ist, basiert das Satellitenpositionierungssystem (GPS) auf Navstarsatelliten, die um den Globus kreisen, wobei die Gesamtanzahl der Satelliten ungefähr 24 beträgt. Diese Satelliten, von denen vier schematisch in 2 dargestellt sind und mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet sind, übertragen einen Code, der durch die Satellitenpositionierungsvorrichtung empfangen wird, für die die Ziel GPS-Vorrichtungen in der folgenden Beschreibung verwendet werden. Die GPS-Vorrichtung verwendet zumindest vier Satelliten zur gleichen Zeit, wobei mittels dieser Vorrichtung die Abstände von den Satelliten gemessen werden, und der Kurs der Antenne der GPS-Vorrichtung in dem X, Y, Z Koordinatensystem mittels dem Triangulationsprinzip bestimmt wird. Wie aus 2 ersichtlich ist, sind GPS-Vorrichtungen 24 mit Antennen auf jeder Containerhandhabungsmaschine 10 installiert und darüber hinaus ist auf der Bodenstation 21 (zum Beispiel Terminalgebäude oder eine entsprechende Konstruktion die in dem Nahbereich angeordnet ist), eine entsprechende GPS-Vorrichtung 22 mit Antennen eingebaut, wobei diese Vorrichtung auf diese Weise stationär ist. Die Genauigkeit der GPS-Positionsbestimmung wurde wesentlich mittels einer Differenzialtechnik verbessert, die die auf der stationären Bodenstation 21 angeordnete GPS-Vorrichtung 22 ausdrücklich zusätzlich zu den mobilen GPS-Vorrichtungen 24 einsetzt.
Der Betrieb des Systems gemäß 2 ist im Wesentlichen wie folgt. Die Satelliten 20 übertragen dauerhaft während des Tags und der Nacht einen Code, wie bereits oben erklärt wurde. Die auf den Containerhandhabungsmaschinen 10 installierten GPS-Vorrichtungen empfangen die von zumindest vier Satelliten übertragenen Signale, wobei die Positionen der mobilen GPS-Vorrichtungen 24 ausgehend von diesen Signalen bestimmt werden. Die durch die gleichen vier Satelliten 20 übertragenen Signale werden ebenfalls durch die GPS-Vorrichtung 22 der stationären Bodenstation 21 empfangen und die Position der stationären GPS-Vorrichtung 22 wird mittels Berechnen auf Basis dieser Signale bestimmt. Da die Position der stationären GPS-Vorrichtung 22 genau bekannt ist, ist es auf dessen Basis möglich den Fehler zu bestimmen, der in der Positionsbestimmung auf Basis der von dem Satelliten 20 empfangenen Signale eingeschlossen ist. Da der Abstand zwischen der stationären GPS-Vorrichtung 22 und den mobilen GPS-Vorrichtungen 24 in Bezug zu dem Abstand zwischen dem Satelliten 20 und der stationären GPS-Vorrichtung 22 vernachlässigbar klein ist, kann der in den durch die GPS-Vorrichtungen 24 empfangenen Signalen enthaltene Fehler berücksichtigt werden, gleich zu sein wie der Fehler im Fall der stationären GPS-Vorrichtung 22. Außerdem sind auf der stationären Bodenstation 21 und auf den Containerhandhabungsmaschinen 10 Funkgeräte, das heißt Funkmodems und verbundene Funkantennen 23, 25 installiert, wobei mittels diesen die Korrektursignale zum Bestimmen der Position von der Bodenstation 21 zu den Containerhandhabungsmaschinen 10 übertragen werden. Die Genauigkeit der GPS-Positionsbestimmung wurde zusätzlich zu einem wesentlichen Ausmaß mittels einer Messtechnik der Phase der Trägerwelle verbessert, mittels der die Genauigkeit der GPS Messung in einer Größenordnung von 1 cm verbessert werden kann. In solch einem Fall vergleichen die auf der Bodenstation installierte GPS-Vorrichtung und die mobilen GPS-Vorrichtungen ebenfalls die Trägerwellen der GPS Signale miteinander, wobei auf dieser Basis der Vergleich der äußersten Genauigkeitsanpassung der Positionsbestimmung ausgeführt wird. Vorrichtungen, die diese Technik einsetzen sind als RTK- (Echtzeitkinematik-) GPS bezeichnet.
Auf diese umfasst die stationäre Bodenstation 21 eine Steuereinheit, die eine GPS-Vorrichtung und eine verbundene Antenne 22 und ein Funkmodem oder einen entsprechendes Funksende-/Empfangsgerät und eine verbundene Antenne 23 hat. Entsprechende Vorrichtungen sind ebenfalls auf den Containerhandhabungsmaschinen 10 eingepasst. Auf diese Weise wird das Korrektursignal von der Bodenstation 21 zu den Containerhandhabungsmaschinen 10 als Funksignal übertragen, wobei die verwendete Funkfrequenz eine für jedes Terminal spezifische unterschiedliche Funkfrequenz ist. Außerdem haben die Containerhandhabungsmaschinen 10 einen Computer oder eine äquivalente Programmiervorrichtung, die mit der Steuereinheit verbunden ist, als auch notwendige Aktuatoren und ein Antriebsgetriebe zum Steuern der Räder der Containerhandhabungsmaschine. Die in 2 gezeigte Lösung ist ausgesprochen schematisch und vereinfacht, wobei eine genauere Beschreibung des Systems und seines Betriebs in Form der Blockdiagramme der 3–6 gegeben wird.
In 3 wird zuerst die Betätigung des automatischen Steuersystems einer Containerhandhabungsmaschine als Blockdiagramm dargestellt. Zuerst umfasst das System einen Block 101 zum Messen von Position und Kurs der Maschine, wobei von diesem Block eine genauere Darstellung später als Blockdiagramm in 4 gegeben wird. Der Block 101 zum Messen der Position und des Kurses stellt dem System Informationen der x, y Position und der Richtung H der Maschine bereit. In einer Containerhandhabungsanwendung wird die Position der Höhe z der Maschine nicht in einem wesentlichen Ausmaß variiert, und ebenfalls sind Neigungswinkel sehr klein, sodass es in diesem Zusammenhang ausgesprochen ausreicht, mit der Bestimmung der Position und der Richtung in nur einer Ebene zu arbeiten. Es ist gut bekannt, dass, wenn die Position von einem Punkt x, y und die Richtung der Maschine bekannt sind, die Positionen aller anderen Punkte x, y der Maschine berechnet werden können. Außerdem hat das System einen Block 102 zum Speichern der Richtung und der Position der Maschine, wobei dieser Block die Position und die Richtung speichert, wenn Steuerungssignale aktiviert sind, zum Beispiel mittels der Tasten 113, 114 oder mittels äquivalenter Steuerungen. Der Speicherblock 102 berechnet außerdem die Gleichungen der Ziellinien der Maschine zum Beispiel aus den gespeicherten Positionen, auf die Weise, wie es in dem Blockdiagramm in 5 dargestellt ist. Zum berechnen einer Ziellinie werden nur die Koordinaten von zwei Punkten benötigt, die auf der Linie angeordnet sind. Falls die Linie nicht ausgesprochen auf Basis des Punkts bestimmt ist, dessen Koordinaten von dem Block 101 zum messen von Position und Kurs erhalten werden, müssen die Daten der Richtung möglicherweise eingesetzt werden, um die Position von einem beliebigen anderen gewünschten Punkt der Maschine zu berechnen. Der Speicherblock 102 speichert die Gleichungen der Ziellinie in einer Datenbasis oder in dem Speicher 103 des Computers. Da die Ziellinien gerade laufende Linien sind, kann die für jede Linie berechnete Gleichung in Form von Ax + By + C = 0 dargestellt werden, wobei die Variablen A, B und C die Parameter sind, die die Linie definieren.
Die Parameter können zum Beispiel aus den folgenden Gleichungen berechnet werden: Href = arctan2 (y2–y1, x2–x1) (1) A = sin Href (2) B = –cos Href (3) C = –(Ax1 + By1) (4)
In den obigen Formeln ist H_ref di Richtung der geraden Ziellinie und x₁, y₁ und x₂, y₂ sind zwei Punkte auf der Ziellinie. Natürlich kann die Datenbasis 103 Gleichungen von einigen unterschiedlichen Ziellinien haben, wobei aus denen in jedem betreffendem Fall die gewünschte Linie gewählt wird. Die Ziellinien der Datenbasis 103 können mittels einer geeigneten Programmiervorrichtung 109 zum Beispiel einem Computer ebenfalls numerisch zugeführt oder gespeichert werden, oder mittels einem Funkgerät, zum Beispiel mittels dem Modem 117 oder einem äquivalenten Funkgerät.
Das System hat außerdem eine Steuereinrichtung 104, die die Gleichung der Ziellinie aus der Databasis 103 liest, und die die Position und die Richtung der Maschine von dem Block 101 zum Messen der Position und des Kurses liest. Die Steuereinrichtung 104 vergleicht die Position und die Richtung der Maschine mit der Position und der Richtung der Ziellinie und steuert ausgehend davon die Maschine mittels Aktuatoren 106 oder anderen entsprechenden Aktuatoren, sodass die Maschine auf der gewünschten Linie verbleibt. Die Steuereinrichtung 104 liest ebenfalls die gewünschte Geschwindigkeit der Maschine entweder aus der manuellen Steuerung 105 oder von dem Computer 110, und versucht die Maschine mit der gewünschten Geschwindigkeit entlang der gewünschten Linie zu fahren. Ein möglicher Modus zum Ausführen solch einer Steuerung, ist was eine Zustandsregelung genannt ist, die zuerst den Abstand d des Fahrzeugs von der geraden Linie berechnet:
In der Formel (5), sind x₀ und y₀ die gemessenen Positionen des Punkts der Maschine, der der Ziellinie folgen soll. In einem idealen Fall ist dieser Punkt der gleiche Punkt, wie er zum Lehren der Ziellinie verwendet wurde. Als nächstes versucht die Steuereinrichtung 104 die Maschine mit der gewünschten Wegkurve k zu steuern und zu lenken: k = K1·d + K2·dH (6)
In der Formel (6) bezieht sich d_H auf den Unterschied zwischen der Laufrichtung der Maschine und der Richtung (H_ref) der Ziellinie, wobei K1 und K2 Verstärkungskoeffizienten sind, die benötigt werden, um die Steuerung abzustimmen. Wie gut bekannt ist, ist in dem Fall der meisten Bodenfahrzeuge die Laufrichtung der Maschine und die Richtung des Maschinenrahmens miteinander über eine kinematische Gleichung verknüpft, die abgeleitet werden kann. Insbesondere in dem Fall eines mobilen Portalkrans, wenn die Räder des mobilen Portalkrans in der Laufposition gesperrt sind, kann die Richtung des Rahmens der Maschine und die Laufrichtung von einem Punkt (oder Antenne), die auf der Mittellinie A-A der Maschine quer zu der Laufrichtung angeordnet sind, mit einer ausreichenden Genauigkeit als gleich angenommen werden.
Danach wird die berechnete Wegkurve in Steuerungssignale für die Aktuatoren 106 der Maschine umgewandelt. Die Umwandlung hängt von der Bauart der Aktuatoren ab, von denen mögliche Bauarten, in diesem besonderen Fall, eine Steuerung einer Bauart für einen mobilen Portalkran und ausgehend von einem Geschwindigkeitsunterschied zwischen einem linken Radsatz und dem rechten Radsatz behandelt werden, wobei die Steuerung ähnlich ist, zum Beispiel zu der von Raupenfahrzeugen, die durch das Verlangsamen oder Beschleunigen des linksseitigen oder rechtsseitigen Radsatzes gesteuert werden. Das Handhaben von Fahrzeugen und Steuerausrüstung von vielen anderen Bauarten ist ähnlich und verursacht keinen Unterschied bei dem Steuerverfahren. Zum Beispiel geht die Steuerung im Fall eines Regalträgers für Container von der Steuerung der Drehräder 107 aus, wobei das Steuerverfahren aber sogar in solch einem Verfahren ähnlich sein würde.
Im Fall eines mobilen Portalkrans wird die Maschine mittels Radsätzen gesteuert, die an der linken und der rechten Seite der Maschine angeordnet sind, und mittels Motorantrieben 106 der Radsätze, wobei dadurch die Geschwindigkeiten (v_left und V_right) der linksseitigen und rechtsseitigen Radsätze gesteuert werden. In solch einem Fall wird die gewünschte Wegkurve in einen Satz Punkte für die Geschwindigkeit der Radsätze umgewandelt, zum Beispiel mittels einem paar von Formeln: vleft = v – Rkv (7) vright = v + Rkv (8)
In diesen Formeln ist v der durch die Steuereinrichtung 104 gelesene Geschwindigkeitssatz. Und R ist der Abstand zwischen dem linksseitigen Radsatz und dem rechtsseitigen Radsatz. Im Fall eines Regalträgers würde der berechnete Kurvenwert in dem gewünschten Drehwinkel der Drehräder 107 mittels Gleichungen umgewandelt werden, wobei diese Gleichungen fertig abgeleitet werden können.
Der Computer 110 kann zu der Automation von Containerhandhabungsvorgängen oder sogar zum vollen Ersatz des Fahrers verwendet werden, falls es die Aufgabe ist eine unbemannte Containerhandhabungsmaschine bereitzustellen. Die durch den Computer 110 gesteuerten automatischen Bewegungen können gemäß der grundlegenden Bewegungen der Containerhandhabungsmaschinen in drei Kategorien unterteilt werden. Diese sind (a) Laufen der Containerhandhabungsmaschine in Längsrichtung, (b) Querverschiebung 111 des Spreaders, und (c) Steuern 112 der Höhe des Spreaders. Diese automatischen Vorgänge können in verschiedenen Kombinationen durchgeführt werden, entweder um den Fahrer zu unterstützen oder um den Fahrer vollständig zu ersetzen. Die automatischen Vorgänge können entweder mittels dem Funkgerät 115 von dem zentralen Computer gesteuert werden, oder der Fahrer kann die Vorgänge zum Beispiel einen Befehl nach dem anderen mittels einer geeigneten Handsteuerung 116 steuern.
In einem Längslaufvorgang der Containerhandhabungsmaschine fährt der Computer 110 die Containerhandhabungsmaschine in der Längsrichtung, um die Position auf der Ziellinie zu korrigieren, von der der abzuholende Container aufgenommen wird, oder wo der zu liefernde Container aufzustapeln ist, oder zu einer beliebigen verlangten oder vorbestimmten Position, wie auch immer. In dem Vorgang des Längsfahrens berechnet natürlich der Computer 110 anstelle einer manuellen Steuerung 105 den Geschwindigkeitseinstellpunkt v_ref und gibt ihn aus. Der Computer 110 berechnet den erforderlichen Geschwindigkeitseinstellpunkt ausgehend von dem Zielpunkt (x_ref, y_ref), der Ziellinie (A, B, C) und, andererseits ausgehend von der gemessenen Position (x, y) der Maschine. Ein möglicher Modus zum Ausführen solch einer Steuerung ist das Verwenden eines proportionalen Steuerverfahrens, in dem der Geschwindigkeitseinstellpunkt berechnet wird wie folgt: AT = –B (9) BT = A (10) CT = –(Axref + Byref) (11)
vref = Kd (13)wobei A_T, B_T und C_T die Parameter der normalen Linie sind, die durch den Zielpunkt tritt, und K der Verstärkungskoeffizient der proportionalen Steuerung ist. Die Geschwindigkeit v_ref ist natürlich auf einen geeigneten Wert beschränkt, wenn der Abstand zum Zielpunkt groß ist.
Das Berechnen des Zielpunkts basiert wiederum oft auf den bekannten Daten der Position (x₁, y₁) des Containers oder Containerschlitzes, auf den der folgende Vorgang angewendet wird. In solch einem Fall wird der Zielpunkt ausgehend von der Gleichung der Lauflinie und den Koordinaten (x₁, y₁) berechnet:
xref = x1 – d sin Href (15) yref = y1 + d cos Href (16)
Die genauen Positionen der Container und Containerschlitze, die in dem Bereich der Container angeordnet sind, können entweder durch den Computer 110 aus der Datenbasis gelesen werden, deren Wartung genauer in dem Blockdiagramm in 6 beschrieben wird oder andererseits kann der Computer 110 die entsprechende Information mittels dem Funkgerät zum Beispiel von dem zentralen Computer erhalten, der den Vorgang steuert.
Der Zielpunkt kann ebenfalls für das System angewiesen sein und durch das Fahren der Maschine zum der betroffenen Position und durch das Speichern der Koordinaten in dem Speicher gemessen werden. Ein besonderes Beispiel solch eines Vorgangs ist in dem Fall eines mobilen Portalkrans ein Kreuzungspunkt zwischen Laufwegen, von denen zum Beispiel ein mobiler Portalkran zu einem Querlauf in Verbindung mit einer Änderung des Stapels übertragen werden kann. Bei dem Betrieb der Querverschiebung des Spreaders fährt der Computer 110 den Spreader der Containerhandhabungsmaschine zu der korrekten Position in der Querrichtung, sodass der Spreader genau über dem aufzunehmenden Container angeordnet ist, oder dass der Spreader genau über der Position angeordnet ist, an der ein neuer Container abzusenken ist, oder zu einer beliebigen verlangten oder vorbestimmten Position, wie auch immer in Beziehung zu einem Koordinatensystem, das speziell mit dem Boden fixiert ist. Bei dem Betrieb der Querverschiebung des Spreaders steuert natürlich der Computer 110 anstelle des Fahrers den Mechanismus 111 der Querverschiebung. Im Fall eines mobilen Portalkrans ist der Mechanismus der Querverschiebung eine Laufkatze 14, die auf einer Brücke 13 läuft (1A und 1B), während in dem Fall eines Regalträgers für Container die Teile zum Querverschieben insbesondere seitliche Verschiebungszylinder sind. Der Computer 110 berechnet den Wert der verlangten Querverschiebung ausgehend von der gemessenen Position der Richtung (x, y, H) der Maschine und ausgehend von den bekannten Daten der Position (x₁, y₁) des Containers oder Containerschlitzes, auf den der folgende Vorgang angewendet wird, das heißt, gemäß der folgenden Formel: HH = arcant2 (y1–y, x1–x) (17)
Querverschiebung = –D/sin(H–HH) + Versatz (19)wobei der Versatz gemäß der Wahl des Nullpunkts der Querverschiebung bestimmt ist.
Das in 4 gezeigte Blockdiagramm stellt den Betrieb des Blocks 101 zum Messen von Position und Kurs der Maschine dar, wie es in 3 bezeichnet ist. Der Block 101 zum Messen von Position und Kurs verwendet die durch eine Anzahl von Sensoren ausgeführten Messungen und kombinierte Messungen in dem Computer 120 unter Verwendung von zum Beispiel dem bekannten Kalman Filterverfahren. Alle in 4 gezeigten Sensoren sind für den Vorgang nicht unentbehrlich, aber sie verbessern die Genauigkeit der Messung. Wie bereits einige Male oben ausgeführt wurde, ist ein bevorzugter Modus des Systems der Erfindung auszuführen und eine für das gleiche geeignete Messvorrichtung eine GPS-Satellitenpositionierungsvorrichtung 121, die die Position x, y, z des Fahrzeuges in regelmäßigen Abständen mit einer Genauigkeit einer Größenordnung von 1 cm zu dem Rechner 120 meldet. Wenn die Maschine sich von folgenden Messungen der x, y Position bewegt, wird es möglich, die ungefähre Bewegungsrichtung H_v der Maschine zum Beispiel der Formel zu berechnen: Hv = arctan2 (y2–y1, x2–x1) (20)
In der Formel (20) sind x₁, y₁ und x₂, y₂ zwei Messungen die nahe aneinander von verschiedenen Positionen genommen wurden. Wie bereits oben erwähnt wurde, ist im Fall eines mobilen Portalkrans die Bewegungsrichtung H_v der Maschine ungefähr die gleiche wie die Bewegungsrichtung eines auf der Mittellinie der Maschine angeordneten Punktes. Der Kurs der Maschine kann also durch Nutzbarmachen von zwei GPS-Vorrichtungen 121, 122 bestimmt werden, deren Antennen an verschiedenen Punkten der Maschine angeordnet sind. Ein vergrößerter Abstand zwischen den Antennen verbessert natürlich die Genauigkeit der Richtungsmessung. Für das Messen des Kurses ist es ebenfalls möglich eine Vorrichtung 126 zu verwenden, die mit GPS-Technologie arbeitet und insbesondere zum Messen eines Kurses konstruiert ist. Weitere Sensoren, die bekannt zum Messen eines Kurses eingesetzt werden, haben Winkelgeschwindigkeitssensoren, das heißt Gyroskope 123, von denen insbesondere ein faseroptisches Gyroskop für die in der vorliegenden Erfindung vorgesehene Verwendung geeignet ist. Im Prinzip misst ein Gyroskop 123 die Winkelgeschwindigkeit (ω) in der Richtung von einer beliebigen oder einigen Drehachsen. Weitere Messungen von Abstand oder Geschwindigkeit 124, 125, die von den Reifen auf der linken und rechten Seite der Maschine gemacht werden, stellen eine Hilfe zur Bestimmung des Kurses dar. In solch eine Fall kann die Winkelgeschwindigkeit (ω) der Maschine mittels der Formel bestimmt werden: ω = (Vright – vleft)/R (21)
In der Formel (21) ist R der Abstand zwischen dem linken und rechten Radsatz. Eine mögliche Anwendung eines Kalman Filters in dem Computer 120 ist wie folgt: dH/dt = ω + K(H – Hv) (22)
In der Formel (22) ist H die bestimmte Richtung und K der Verstärkungsfaktor, der zum Einstellen des Filters verwendet wird.
Falls das Positionierungssystem nur eine GPS-Antenne einsetzt, ist es aus steuertechnischen Gründen bevorzugt, die Antenne auf der Quermittellinie A-A der Maschine anzuordnen. Falls die Antennen von der Mittellinie entfernt angeordnet wird, wäre sie während des Laufs in eine Richtung im rückwärtigen Teil der Maschine angeordnet, wobei sie aus geometrischen Gründen bei einer Kurve des Fahrzeuges zuerst in die falsche Richtung reagieren und auf diese Weise eine umgekehrte Bewegungsinformation des Fahrzeuges bereitstellen würde. In der Steuertheorie wird solch ein System ein Nicht-Minimum-Phasensystem genannt, und wie gut bekannt ist, sind dessen Steuerung und das Einstellen der Steuereinrichtung problematisch. Natürlich kann das Problem zum Beispiel mittels Berechnen, Bestimmen der Position eines zweiten Punkts des Rahmens, wobei dieser Punkt zur Steuerung anstelle der Position der Antenne geeignet verwendet wird, abgeändert werden. Jedoch wird in solch einem Fall einiges an Messgenauigkeit verloren, wobei ein in der Messung der Richtung des Fahrzeugs vorhandener Fehler einen Fehler in der Position des berechneten Punkts verursacht. Ein zweiter Grund zum Anpassen der Antenne auf der Mittellinie A-A wurde bereits oben erwähnt. Die Bewegungsrichtung der Antenne entspricht dann ebenfalls während einer Drehbewegung am besten der Richtung des Rahmens der Maschine.
5 zeigt das Programmieren und Lehren der Ziellinie für das System. Das Programmieren kann in fünf getrennten Stufen ausgeführt werden, wobei in der ersten Stufe der Fahrer der Maschine die Maschine 10 zu dem ersten Punkt fährt, der an dem ersten Ende der Ziellinie angeordnet ist. Wenn die Maschine 10 sich dann an der korrekten Position und dem korrekten Kurs befindet, aktiviert der Fahrer in Stufe zwei die Taste 113, die in 3 gezeigt ist, oder eine entsprechende Steuerung, mittels der der erste Punkt der Linie in dem Block 120 zum Speichern von Position und Richtung gespeichert ist. In Stufe 3 fährt der Fahrer der Maschine zum zweiten Punkt, der an dem anderen Ende der Ziellinie angeordnet ist. Wenn die Maschine sich wieder an der korrekten Position und Kurs befindet, aktviert der Fahrer die Taste 114 oder die entsprechende Steuerung, mittels der der zweite Punkt der Ziellinie in dem Block 102 zum Speichern von Position und Richtung gespeichert wird. In Stufe 5 berechnet der Computer ausgehend von den zwei Punkten, die gespeichert wurden, die Gleichung der Ziellinie, zum Beispiel im Zusammenhang mit den gegebenen Formeln. Damit die beste Genauigkeit erhalten werden kann, sollten diese zwei Punkte bevorzugt soweit wie möglich voneinander entfernt sein. Außerdem ist es offensichtlich, dass die beiden Punkte die Länge der Ziellinie nicht beschränken, weil die Gleichung der geraden Linie ebenfalls außerhalb von den Punkten berechnet werden kann, die verwendet werden. Änderungen der Richtung der Maschine stoßen nicht zu einem signifikanten Ausmaß mit dem Verfahren zusammen, da, wenn eine gerade Linie befahren wird, die Richtung der Maschine im Wesentlichen unverändert bleibt.
Es ist ein großer Vorteil des Verfahrens, dass es einfach zu verwenden ist, und dass der Fahrer der Maschine den Weg selbst programmieren kann. Falls gewünscht kann ein Weg sogar nur für eine zeitweise Verwendung gemacht werden. Ebenfalls zum Beispiel, falls erwünscht, kann der Weg in der seitlichen Richtung leicht bewegt werden, um einen Verschleiß der gleichen Spur zu vermeiden. Aus dem Gesichtspunkt der Messtechnik wird aus der Tatsache ein Vorteil erhalten, dass alle Fehler die vom Ausrichten der Sensoren oder Antennen entstehen, entfernt werden, weil das Lehren des Wegs mittels einer Vorrichtung ausgeführt wird, die genau gleich ist zu der, die zum Fahren des Wegs verwendet wird. Wegen in dem Fahrweg ausgebildeten Nuten ist es notwendig, in bestimmten Zeitabständen den Belag des Containerfelds zu erneuern. Eine Erneuerung des Belags ist teuer und langwierig, und deswegen ist es ein wichtiger Vorteil, der durch die Erfindung bereitgestellt wird, dass das Ausbilden von Nuten verzögert wird.
Es wurden Versuche gemacht, die Situation mittels 7A und 7B darzustellen. Wenn der Fahrer die Containerhandhabungsmaschine steuert, folgen im Schnitt die Räder 11 des Fahrzeugs der Mittellinie des Fahrwegs. Ähnlich folgen die Räder 11 der Containerhandhabungsmaschine einem Fahrweg, wenn Steuersysteme gemäß dem Stand der Technik verwendet werden, zum Beispiel die in der Beschreibung des Standes der Technik beschriebenen Systeme. Dies hat zur Folge, wie durch 7A beabsichtigt ist zu zeigen, dass die Räder 11 in dem Belag 5 relativ schnell eine Nut 6 verschleißen. Auf diese Weise muss der Belag 5 über eine bestimmte Breite (in der Größenordnung von 1 Meter) relativ regelmäßig erneuert werden.
Das System gemäß der Erfindung wird auf die Weise verwendet, wie es in 7B dargestellt ist, sodass ein Programm in das Steuersystem eingegeben wird, wobei das Programm die Containerhandhabungsmaschine steuert, zum Beispiel in bestimmten Zeiträumen entlang einem Weg zu laufen, der mittels einer Reifenbreite an der Seite von der gelehrten mittleren Lauflinie angeordnet ist, wobei als Ergebnis davon der Verschleiß des Belages bemerkenswert verringert wird, und in diesem Zusammenhang der Abstand den Belag zu erneuern länger gemacht werden kann. Zu diesem Zweck müssen keine festen Strukturen in dem Terminalbereich errichtet werden, und kein besonderes Malen von Fahrlinien muss auf das Feld angewendet werden, aber die Variation der Fahrlinie wird voll mittels dem Programmieren ersetzt, sodass die Linie sogar auf einer täglichen Basis geändert werden kann.
Zuletzt zeigt 6 den Einsatz des Systems beim Bestimmen der Position eines Containers. Die Funktion des Systems ist es die Position eines Containers mit solch einer Präzision zu bestimmen, die ausreichend ist, um die Reihe, Spalte und Schicht zu identifizieren, in der der Container zurückgelassen wurde, oder mit einer Präzision, die ausreichend ist, den Container mittels einer Maschine aufzuheben, und andererseits, dass ein zweiter Container mittels einer Maschine auf einen Container abgesenkt werden kann. Die Genauigkeit der Identifikation der Reihe, Spalte und Schicht eines Containers ist typischerweise in der Größenordnung von ± 1 Meter, und die Genauigkeit, die ausreichend ist zum Aufnehmen eines Containers ist von einer Größenordnung von ± 3–5 cm. Ein System, das die erste Anforderung erfüllt, kann zur Steuerung und Buchhaltung eines Containerlagerfelds eingesetzt werden, während ein System, das die letztere Anforderung erfüllt, zum automatischen Aufnehmen und Stapeln von Containern und zum Bereitstellen eines mobilen Portalkrans verwendet werden kann, der möglicherweise ohne Fahrer arbeitet.
In 6 ist der Block 101 der Block zum Messen von Position und Kurs der Maschine, der bereits in Bezug mit 3 und 4 beschrieben wurde. Wenn eine Genauigkeit einer Größenordnung von ± 3 cm als Ziel berücksichtigt ist, ist es offensichtlich, dass insbesondere die von der Messung der Richtung H verlangte Genauigkeit sehr groß ist. In der Praxis ist es in solch einem Fall bevorzugt, zwei GPS-Antennen 121, 122 zu verwenden, wie in 4 dargestellt ist, um die Richtung zu messen, die an gegenüberliegenden Enden des Maschinenrahmens angepasst sind, um die erforderliche Genauigkeit zuverlässig zu erhalten.
Der Block 131 verbindet das Messen von der Position der Maschine mit dem Messen der Seitwärtsverschiebung 133 des Spreaders und mit dem Messen der Höhe 132 des Spreaders, wobei in diesem Fall die Position des Spreaders in Beziehung zu dem Boden bekannt ist. Im Fall eines mobilen Portalkrans findet die Querverschiebung mittels der Laufkatze statt, deren Position auf der Brücke zum Beispiel mittels einem Drehencoder mit der erforderlichen Genauigkeit bestimmt werden kann. Im Fall eines Regalträgers findet die Seitwärtsverschiebung mittels seitlichen Verschiebezylindern statt, deren Länge mit der erforderlichen Genauigkeit zum Beispiel mittels Linearencodern gemessen werden kann. In dem Fall eines mobilen Portalkrans kann die Höheninformation durch Verwenden von zum Beispiel einem Drehencoder gemessen werden, mittels dem die Länge des Hubseils gemessen wird. Im Fall eines Regalträgers ist die Höheninformation ähnlicher erhalten, das heißt durch das Messen der Länge des Hubseils mittels einem Drehencoder oder im Fall des Aufhebens mittels einem Zylinder durch das Messen der Länge des Hubzylinders, zum Beispiel mittels einem Linearencoder. Die Ausgabe des Blocks 131 ist die Koordinate x₁, y₁, z₁ der Position des Containers, wenn angenommen wird, dass der Container direkt unterhalb von dem Punkt x₁, y₁ der Aufhängung aufgehängt ist. Diese Annahme ist in dem Fall eines mobilen Portalkrans berechtigt, wenn die Schwingbewegung des Containers gestoppt hat. Die Bewegung des Containers wird in einem mobilen Portalkran, der mit einer modernen Antischwingfunktion bereitgestellt ist, innerhalb einer sehr kurzen Zeit nach dem Anhalten der Bewegung der Laufkatze angehalten. Im Fall eines Regalträgers tritt ein entsprechendes Schwingen der Ladung nicht einmal auf.
Der Block 134 speichert die Position des Containers in dem Moment, wenn der Container in seiner Position gestapelt ist. Auf diese Weise bezeichnen die gespeicherten Koordinaten, wo der Container gelassen wurde und wo er wieder aufgenommen werden kann. Andererseits ist es durch das Lesen des Gespeicherten ebenfalls möglich, zu berechnen, zu welcher Position ein Container gerichtet werden muss, der auf einem zurückgelassenen Container gestapelt wird. Die Information, wann ein Container an seiner Position gestapelt ist, kann entweder so erhalten werden, dass der Fahrer die Ablieferung meldet, zum Beispiel mittels der Taste 135, oder automatisch, zum Beispiel ausgehend von der Bewegung der Containerverbindung 138. Die Information der Position des Containers kann in der lokalen Datenbasis 137 gespeichert werden, und sie kann ebenfalls mittels dem Funkgerät 136 zu einer globalen Datenbasis übertragen werden. Es sollte angemerkt werden, dass eine Anzahl von Steuersystemen die mit alternativen Technologien ausgestattet sind, keine Containerortungsfunktion unterstützen, weil alternative Systeme oft nicht die Längsposition der Containerhandhabungsvorrichtung auf der Lauflinie erkennen (vergleiche einen auf den Boden gemalten Streifen).
Im Obigen wurde das System gemäß der Erfindung mittels Beispiel mit Bezug auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellten nur in den Figuren alleine gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern es können auch verschiedene Ausführungsform der Erfindung Variationen innerhalb des Bereichs der begleitenden Patentansprüche zeigen.

Claims

Automatisches Steuerungssystem für eine Containerhandhabungsmaschine, um eine Containerhandhabungsmaschine wie zum Beispiel einen mobilen Portalkran (10), einen Stellagenträger oder ein Äquivalent dazu zu bringen, sich entlang gerader Linien zu bewegen, die durch eine Reihe von Containern oder durch ein Gleis oder ein Äquivalent bestimmt sind, wobei das automatische Steuerungssystem ein auf einem Satellitenpositionierungssystem (GPS) basierendes Navigationssystem umfasst, und das Navigationssystem ein stationäres GPS-Gerät hat, das in einer stationären Bodenstation (21) montiert ist, und bewegliche GPS-Geräte (24), die auf den Containerhandhabungsmaschinen (10) befestigt sind, die sich in den umgebenden Bereichen bewegen, wobei die GPS-Geräte angepasst sind, Signale von Satelliten des GPS-Systems zu empfangen, um so die Orte der GPS-Geräte zu definieren, als auch Funkgeräte (23, 25), die in der stationären Bodenstation (21) montiert sind, und auf den mobilen Containerhandhabungsmaschinen (10), um so ein Positionskorrektursignal von dem Funksender (21) zu der stationären Basisstation zu den beweglichen Funkempfängern (25) der Containerhandhabungsmaschinen (10) zu übertragen, um die Containerhandhabungsmaschine (10) zu steuern, entlang dem gewünschten Laufweg zu laufen, um eine Übertragung von Containern zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem der Containerhandhabungsmaschine mittels Programmierung angeordnet wurde, anstelle einer Steuerlinie, zwei oder mehr nebeneinander angeordnete Steuerlinien innerhalb des Breitenbereichs der verfügbaren Steuerspur einzusetzen, um Verschleißnuten zu vermeiden, die von den Rädern (11) der Containerhandhabungsvorrichtung (10) auf den Steuerlinien in dem Terminalfeld entstehen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem angeordnet wurde, automatisch in erwünschten Zeitabständen zwischen den Steuerlinien zu wechseln.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, das System automatisch die angrenzende Steuerlinie definiert, nachdem eine Steuerlinie für das System gelehrt oder definiert wurde, und nachdem dem System die gewünschte Anzahl von Querverschiebungen eingegeben wurde.
System nach jedem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Steuerung der Containerhandhabungsmaschine (10) angeordnet wurde, um die Containerhandhabungsmaschine (10) an dem korrekten Ort in der Richtung der Containerreihe zu positionieren, um einen Container (1) aufzunehmen oder zu stapeln, während eine Information verwendet wird, die den genauen xy-Ort des Containers betrifft, der im Speicher gespeichert ist und/oder eine Information die den xy-Ort der Containerhandhabungsmaschine (10) betrifft, die durch das Navigationssystem gemessen wurde.
System nach jedem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System mit einem Computer bereitgestellt ist, durch den die Steuerung der Containerhandhabungsmaschine voll automatisch ohne manuelle Steuerung durchgeführt werden kann.
System nach jedem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Containerhandhabungsmaschinen (10) zusätzlich mit einer manuellen Steuerungs- und Betätigungseinrichtung bereitgestellt sind.