EP0668236A1 - Anordnung zur Lastpositionierung bei Kranen - Google Patents

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EP0668236A1
EP0668236A1 EP95101562A EP95101562A EP0668236A1 EP 0668236 A1 EP0668236 A1 EP 0668236A1 EP 95101562 A EP95101562 A EP 95101562A EP 95101562 A EP95101562 A EP 95101562A EP 0668236 A1 EP0668236 A1 EP 0668236A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
load
bearing frame
devices
laser distance
distance profile
Prior art date
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Granted
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EP95101562A
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English (en)
French (fr)
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EP0668236B1 (de
Inventor
Wolfgang Dipl.-Ing. Wichner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0668236A1 publication Critical patent/EP0668236A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0668236B1 publication Critical patent/EP0668236B1/de
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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
    • B66C15/00—Safety gear
    • B66C15/04—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track
    • B66C15/045—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track electrical
    • 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
    • B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/06—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
    • B66C13/063—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads electrical
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for load positioning in cranes with a load-bearing frame for transporting a load that can be locked on the underside of the load-bearing frame, with laser distance profile measuring devices which are arranged on the load-bearing frame, the outer edges of the load-bearing frame running transversely to the transport direction in each case at least one of the Laser distance profile measuring devices is assigned, with devices for beam deflection, which are arranged individually in the beam path of each laser distance profile measuring device in the area of the associated outer edge of the load-bearing frame in such a way that a laser beam generated by each of the laser distance profile measuring devices within a scanning angle range surrounds the area of the load-bearing frame and the if necessary, load suspended in an angular range that is open perpendicular to the course of the assigned outer edge, and with a laser distance Evaluation profile measuring devices connected to determine position data of the surroundings of the load-bearing frame and the load from the laser light reflected back from the surroundings into the laser distance profile measuring devices.
  • load-bearing frames often have very different constructions, which generally result in different locations for the possible attachment of the laser distance profile measuring devices and therefore different results for the distance profile measurements.
  • the invention is therefore based on the object of developing the known arrangement in an operational manner such that an accurate determination of position data from the surroundings of the load-bearing frame with the load possibly attached to it is possible.
  • the object is achieved in that the arrangement of the type specified at the load-bearing frame at predetermined locations, which lie in the scanning angle ranges of the laser beams, the laser light reflecting back edges are formed and that the evaluation device relative to the position data of the environment of the load-bearing frame evaluates the position data determined for the edges.
  • the laser distance profile measuring devices with the devices for beam deflection can therefore be arranged at different locations on the load-bearing frame, depending on the requirements, and in particular they are also shock-absorbent, ie. H. can be mounted swinging without affecting the result of the distance profile measurement.
  • the laser distance profile measuring devices can be arranged in a shock-absorbing manner alone or together with the devices for beam deflection.
  • the edges formed on the load-bearing frame and reflecting the laser light back do not protrude beyond the outer dimensions of the load-bearing frame, the edges are preferably designed in the form of shoulders within recesses in the perpendicular outer surfaces of the load-bearing frame.
  • Load suspension frames for containers can have different constructions; however, they have in common that they have means at the corners, so-called twist locks, for locking the containers and that the corners have vertical flat outer surfaces on the outside in order to be able to insert the load-bearing frame with the container, for example, into container receiving shafts in ships. Accordingly, the containers, regardless of shape and size, all have the same corner fittings.
  • the laser distance profile measuring devices are arranged on at least two, preferably all outer corners of the load-bearing frame, so that when the load-bearing frame is lowered onto a target container in the correct position, its corner fittings are in the scanning angle ranges of the laser range finders.
  • the laser distance profile measuring devices therefore detect those points of the target container in their scanning angle ranges, namely its corner fittings, which are the only places that are the same for all container types, so that the evaluation device enables the position of the load-bearing frame to be evaluated independently of the respective container type - possibly together with one on it hanging further container - takes place with respect to the target container on which the load-bearing frame is to be placed - possibly with the container hanging on it.
  • the laser distance profile measuring devices are preferably arranged on all outer corners of the load receiving frame.
  • the laser distance profile measuring devices are preferably arranged in cavities of the load receiving frame, which are provided for receiving actuating devices for means for locking the load.
  • the devices for beam deflection are each held in a stop position by the force of a spring, in which the devices protrude beyond the outer edges of the load-bearing frame assigned to them, that the devices for beam deflection each counter to the force of the The spring can be deflected from its stop position and that the devices for beam deflection are provided with run-up bevels in their areas which protrude beyond the outer edges.
  • the devices for beam deflection are preferably assigned signaling contacts that detect deflections of the devices from their stop positions. In such a case, the measurement results of the assigned laser distance profile measuring device are then ignored or suppressed in order to prevent incorrect measurements.
  • the arrangement according to the invention advantageously has a collision monitoring device scanning the surroundings of the load receiving frame and actuating devices for automatically deflecting the devices for beam deflection as a function of an output signal the collision monitoring device.
  • the laser distance profile measuring devices with the downstream evaluation device are components of the collision monitoring device, with the laser distance profile measuring devices themselves scanning the surroundings of the load-bearing frame for possible collision objects.
  • the collision monitoring device preferably has, as an alternative or supplement to the laser distance profile measuring devices, ultrasonic sensors which are arranged in the area of its outer edges for scanning the surroundings of the load-bearing frame.
  • a marking with a reflecting surface is arranged on the load-bearing frame for detecting the load oscillations
  • a lighting device directed at the marking is arranged on the crane
  • a line camera also directed at the marking is also arranged on the crane is arranged with an image sensor line oriented longitudinally to the transport direction and that the line camera is followed by a signal evaluation unit which generates an output signal corresponding to the current position of the marking from the signal of the image sensor line.
  • a measuring device for determining the respective pendulum length is advantageously provided, the measuring signal of the measuring device being evaluated in the signal evaluation unit together with the signal of the image sensor line in order to determine the current load position.
  • the measuring device for determining the pendulum length can be, for example, an angular step encoder or absolute value encoder on the rope drum of the crane; it is also possible to determine the pendulum length by laser distance measurement between the crane and the load suspension frame.
  • FIG. 1 schematically shows a trolley 1 which can be moved along a jib 2 of a container crane, which is shown only in sections here.
  • Lifting winches 3 are arranged on the cat 1, on which a load suspension frame (spreader) 5 for a load 6, here a container, hangs over ropes 4.
  • the container 6 is to be placed, for example, on a further container (target container) 7 that has already been parked.
  • target container On both sides of the container 7, further containers 8, 9 and 10, partially stacked on top of one another, are deposited.
  • the load 6 can be made to oscillate. In the following it is assumed that the oscillations of the load take place essentially in the direction of travel x of the trolley 1, with additional oscillations of the load 6 also being able to occur.
  • a marking 11 is attached to the load-bearing frame 5, which is illuminated by a headlight 12 held vertically above the trolley 1 when the load 6 is at rest, the light reflected by the marking 11 from a line camera 13 arranged directly next to or in the headlight 12 is detected.
  • the marking 11 consists of a rectangular reflecting surface with an edge side parallel to the pendulum direction x, which is surrounded by a non-reflecting surface 14.
  • the reflecting surface 11 consists of a multiplicity of triple reflector elements, not shown here, which reflect light incident on them in the direction from which it came.
  • the line camera 13 is arranged on the trolley 1 in such a way that its scanning plane 15 intersects the marking 11 along the pendulum direction x.
  • the line camera 13 has an image sensor line 16 with a large number of image sensor elements 17 lying next to one another, the image information of which is transferred in parallel to a shift register 18 and from there is forwarded serially to a signal evaluation unit 19.
  • the signal evaluation unit 19 searches for the serial signal S of the image sensor line 16 after the occurrence of the two brightness changes with the greatest contrast in each case, and in this way detects the edges of the reflecting surface 11 running transverse to the scanning direction 15. From the center the position of the center of the marking 11 is determined in the signal evaluation unit 19 between the two detected brightness changes.
  • the line camera 13 When arranging the line camera 13, it was assumed that load oscillations occur mainly in the direction of travel x of the trolley 1. If possible oscillations are also to be recorded transversely thereto, a further line camera, not shown here, can be provided for this purpose, the image sensor line of which is oriented in the z direction.
  • the pendulum length can also be measured with the aid of a laser distance measuring device, which is arranged on the trolley 1 and measures the distance, for example, to the marking 11 on the load-bearing frame 5.
  • a plurality of laser distance profile measuring devices 21 to 24 are arranged at the corners of the load-bearing frame 5.
  • the laser removal voltage profile measuring devices 21 to 24 are used to determine the position of the load-bearing frame 5 with the load 6 attached to it in relation to its surroundings with the target container and the other containers 8, 9 and 10.
  • Each laser distance profile measuring device, e.g. B. 21 each generates a laser beam 25 which is deflected in a predetermined angular range.
  • devices 26 to 29 for beam deflection are each arranged in such a way that the laser distance profile measuring device, for. B.
  • Each of the two outer edges 31 and 32 of the load-bearing frame 5 extending transversely to the direction of travel x of the trolley 1 is in each case at least one laser distance profile measuring device, e.g. B. 21 and 24 assigned.
  • these two laser distance profile measuring devices 21 and 24 are arranged in a corner, and thus offset in the z direction, so that it is possible to measure not only pendulum movements in the x direction but also rotary oscillations of the load 6, which are contained therein express that the x-coordinates of distinctive points in the vicinity of the load 6 measured with the laser distance profile measuring devices 21 and 24 change in time differently.
  • a laser distance profile measuring device 21 to 24 is preferably arranged at each corner of the load-bearing frame 5.
  • the two laser distance profile measuring devices 22 and 24 first detect the outer edge of the target container 7, designated 33, in the area of its corner fittings 34 and 35. Later, when the load 6 is located partially directly above the target container 7, the outer edge 34 in the area of the corner fittings 37 and 38 is detected by the two laser distance profile measuring devices 22 and 24. At the moment when the load 6 is transported over the drawing container 7, the outer edge 34 comes out of the field of view of the laser distance profile measuring devices 22 and 24, while at the same time the outer edge 33 is detected by the laser distance profile measuring devices 21 and 23.
  • the load 6 is located exactly above the target container 7 when both outer edges 33 and 34 of the target container 7 simultaneously disappear from the field of view of the laser distance profile measuring devices 21 to 24. Since the target container 7 can be open at the top or covered by an irregular tarpaulin, its outer edges 33 and 34 can be most safely scanned in the area of the corner fittings 35 to 38, which serve to lock the target container 7 by a load-carrying frame and also to lock it thereon are always the same for different container types. For this reason, the laser distance profile measuring devices 21 to 27 are also arranged in the region of the outer corners of the load-bearing frame 5.
  • a laser (not shown here) can also be provided in the area of the outer edges 39 and 40 of the load-bearing frame 5 each running in the x direction.
  • Distance profile measuring device can be arranged with an associated device for beam deflection.
  • Load-bearing frames for containers can be constructed very differently and have different, often adjustable outer dimensions for adapting to different container types. Relatively uniform for all load-bearing frames, however, are their designs at the outer corners, the outside having flat outer sides 41 for insertion into container-holding shafts in ships and so-called twist-locks 42 for locking the load-bearing frame 5 with the container to be held in each case, which by a drive mechanism 43 are operable in a cavity 44 in the respective corner of the load-bearing frame 5.
  • the laser distance profile measuring device 21 is accommodated in a protective housing 45 in a shock-absorbing manner (symbolized here by a resilient bearing).
  • Attached to the protective housing 45 is a beam guide tube 46 for the laser beam 25 generated by the laser distance profile measuring device 21, which ends in a preferably conical tip 48 provided with run-up bevels 47.
  • the device 26 for beam deflection for example a deflection mirror or a deflection prism, is arranged in a fixed angular position.
  • the tip 48 contains an opening 49 through which the laser beam emerges with the scanning angle region 30 downward.
  • the beam guide tube 46 is slidably mounted in a guide sleeve 50 which is open to the outside 41 of the load-bearing frame 5, and is held in a stop position by the force of a spring 51 in which the device 26 for beam deflection is located beyond the outside 41 of the load-bearing frame 5 .
  • a guide sleeve 50 which is open to the outside 41 of the load-bearing frame 5, and is held in a stop position by the force of a spring 51 in which the device 26 for beam deflection is located beyond the outside 41 of the load-bearing frame 5 .
  • the device 26 for beam deflection is moved back regardless of whether the collision takes place in the y direction when the load receiving frame moves upward or downward or in the x direction due to movement or pendulum movements of the load receiving frame 5. Since, in the exemplary embodiment shown, the protective housing 45 for the laser distance profile measuring device 21 is connected to the displaceable beam guide tube 46, the laser distance profile measuring device 21 is also moved back in the event of a collision. However, it is also possible to firmly arrange the protective housing 45 with the laser distance profile measuring device 21 in the cavity 44 in the corner of the load-bearing frame 5 and only to arrange the beam guide tube 46 with the device 26 for beam deflection contained therein.
  • a signaling contact 52 is arranged, which is connected via a signal line 53 to the laser distance profile measuring device 21 and causes an interruption of the measuring process as soon as the guide tube 46 is moved back out of its stop position.
  • the load-bearing frame 5 On its outer side 41, the load-bearing frame 5 has an edge 54 which reflects the laser light back at a predetermined point lying within the scanning angle range 30. This is in the form of a shoulder within a recess 55 in the outside 41 so that it does not protrude beyond the vertical guide surface formed by the outside 41.
  • the position data of the edge 54 are therefore also acquired in addition to the position data of the surroundings.
  • the position data of the environment are evaluated relative to that of the edge 54, so that the result is not the relative position of the laser distance profile measuring device 21 to the surroundings of the load-bearing frame 5, but the relative position of the edge 54 on the load-bearing frame 5 to its surroundings .
  • the edge 54 is always formed at the same defined location at the corners of the load-bearing frame 5, regardless of the size and construction of the respective load-bearing frame 5, the position data determined for the surroundings of the load-bearing frame 5 are independent of the respective design of the load-bearing frame and the respective Installation positions at which the laser distance profile measuring devices 21 to 24 are attached to the load-bearing frame 5.
  • the position of the shock-absorbing arrangement of the laser distance profile measuring devices 21 to 24 on the load-bearing frame 5 is not clearly defined, but this is due to the fact that the position data of the surroundings of the load-bearing frame 5 are evaluated relative to the position data determined for the edge 54, has no influence on the measuring accuracy.
  • the arrangement of the device 26 for beam deflection in the displaceable beam guide tube 46 provided with run-up bevels 47 prevents damage to the device 26 in the event of collisions with foreign objects.
  • a further protection of the device 26 to 29 for beam deflection from collision damage is achieved in that ultrasonic sensors 56 are arranged on the load-bearing frame 5 in the area of the outer edges 35, 36, 39 and 40, which scan the surroundings of the load-bearing frame 5 (FIG. 2). As shown in FIG.
  • each of these devices is assigned an actuating device 57, which is actuated by the ultrasound sensors 56 when the load-bearing frame 5 is too close to a possible collision object and thereupon an automatic deflection of the device 26 for beam deflection effected from their stop position.
  • FIG. 5 shows the block diagram of a control structure for the container crane.
  • the coordinate coordinates are calculated as a function of the external dimensions of the target container 7, which are communicated to the control unit 59 via an input unit 60, the target coordinates Xz , y z for depositing the load 6.
  • the angles of rotation of the load-bearing frame 5 with the load 6 relative to the target container 7 are also calculated.
  • the coordinates of possible collision objects on both sides of the target container 7 are determined.
  • the ultrasonic sensors 56 are connected directly to the control unit 59.
  • the actuation devices 57 for automatically deflecting the devices 26 and 27 for beam deflection in the event of an impending collision risk are also connected to the ultrasonic sensors 56.
  • the position data generated by the signal evaluation device 19 as a function of the signals from the line camera 13 and the angular pacemaker 20 are likewise fed to the control unit 59 and there, depending on the control unit 59, communicated external dimensions of the load-bearing frame 5 and the load 6 in position coordinates Xs , via the input unit 60, y s of the load-bearing frame 5 and converted into load coordinates Xc , y c of the load 6 based on the coordinate system of the trolley 1.
  • the control unit 59 is informed of the respectively current position of the trolley 1 and the container crane by a trolley position measuring device 61 and a crane position measuring device 62.
  • the current position coordinates Xs , y s of the load-bearing frame 5 or Xc , y c of the load 6 and Xz , y z of the target container 7 obtained in this way are used within the control unit 59 for the regulation of load oscillations and for a load positioning regulation.
  • the position values of the load 6 or the load-bearing frame 5 supplied by the line camera 13 and the angular step encoder 20 become rough positioning and the data obtained with the aid of the laser distance profile measuring devices 21 to 24 about the relative position of the load-bearing frame 5 with the load 6 attached to it the target container 7 used for fine positioning of the load-bearing frame 5 or the load 6.

Abstract

Bei einem bekannten Kran mit einem Lastaufnahmerahmen zum Transport einer unter dem Lastaufnahmerahmen mit diesem verriegelbaren Last sind an dem Lastaufnahmerahmen Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte mit zugeordneten Einrichtungen zur Strahlumlenkung im Bereich der Außenkanten des Lastaufnahmerahmens angeordnet, um eine Abtastung der Umgebung des Lastaufnahmerahmens in einem nach unten geöffneten Abtastwinkelbereich zu ermöglichen. Um von der Konstruktion des Lastaufnahmerahmens (5) und der jeweiligen Anordnung der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte (21) unabhängige Positionsdaten der Umgebung des Lastaufnahmerahmens (5) zu erhalten, sind an dem Lastaufnahmerahmen (5) an vorgegebenen Stellen innerhalb der Abtastwinkelbereiche (30) Kanten (54) ausgebildet, die das Laserlicht zurückreflektieren; die Auswertung der Positionsdaten der Umgebung des Lastaufnahmerahmens (5) erfolgt relativ zu den für die Kanten (54) ermittelten Positionsdaten. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lastpositionierung bei Kranen mit einem Lastaufnahmerahmen zum Transport einer an der Unterseite des Lastaufnahmerahmens mit diesem verriegelbaren Last, mit Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten, die auf dem Lastaufnahmerahmen angeordnet sind, wobei den quer zur Transportrichtung verlaufenden Außenkanten des Lastaufnahmerahmens jeweils zumindest eines der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte zugeordnet ist, mit Einrichtungen zur Strahlumlenkung, die einzeln im Strahlengang jedes Laser-Entfernungsprofilmeßgerätes im Bereich der zugeordneten Außenkante des Lastaufnahmerahmens derart angeordnet sind, daß ein von jedem einzelnen der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte innerhalb eines Abtastwinkelbereiches erzeugter Laserstrahl die Umgebung des Lastaufnahmerahmens und der gegebenenfalls daran hangenden Last in einem senkrecht zum Verlauf der zugeordneten Außenkante geöffneten Winkelbereich nach unten hin abtastet, und mit einer an den Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten angeschlossenen Auswerteeinrichtung zur Ermittlung von Positionsdaten der Umgebung des Lastaufnahmerahmens und der Last aus dem von der Umgebung in die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte zurückreflektierten Laserlicht.
  • Eine derartige Anordnung ist aus der EP-A-0 342 655 bekannt. Bei der bekannten Anordnung werden die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte mit den Einrichtungen zur Strahlumlenkung aus ihrer über die Außenkanten des Lastaufnahmerahmens hinausragenden Position zurückgezogen, wenn aufgrund der ermittelten Positionsdaten eine Kollision mit Objekten in der Umgebung des Lastaufnahmerahmens vorhersehbar ist. Darüber hinaus ist es aber auch erforderlich, die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte stoßgedämpft an dem Lastaufnahmerahmen anzuordnen, da dieser im Betrieb erheblichen Stoßbelastungen ausgesetzt ist. Bei einer stoßgedämpften Lagerung der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte ergibt sich jedoch das Problem, daß die Lage der Geräte nicht eindeutig definiert ist, insbesondere, wenn diese aufgrund von Stößen in Schwingbewegung versetzt werden. Hieraus können Meßfehler bei der Erfassung der Positionsdaten aus der Umgebung des Lastaufnahmerahmens resultieren.
  • Ein weiteres Problem besteht darin, daß Lastaufnahmerahmen oft sehr unterschiedliche Konstruktionen aufweisen, woraus sich in der Regel unterschiedliche Stellen für die mögliche Anbringung der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte und daher unterschiedliche Ergebnisse für die Entfernungsprofilmessungen ergeben.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Anordnung betriebsgerecht so weiterzubilden, daß eine genaue Ermittlung von Positionsdaten aus der Umgebung des Lastaufnahmerahmens mit der gegebenenfalls daran hängenden Last möglich ist.
  • Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der Anordnung der eingangs angegebenen Art an dem Lastaufnahmerahmen an vorgegebenen Stellen, die in den Abtastwinkelbereichen der Laserstrahlen liegen, das Laserlicht zurückreflektierende Kanten ausgebildet sind und daß die Auswerteeinrichtung die Positionsdaten der Umgebung des Lastaufnahmerahmens relativ zu den für die Kanten ermittelten Positionsdaten auswertet.
  • Da die Positionsdaten der Umgebung des Lastaufnahmerahmens relativ zu den mit ihnen gemeinsam ermittelten Positionsdaten der vorgegebenen Reflexionskanten an dem Lastaufnahmerahmen ausgewertet werden, hat die jeweilige Lage der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte an dem Lastaufnahmerahmen auf das Ergebnis der für die Umgebung ermittelten Positionsdaten keinen Einfluß. Die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte mit den Einrichtungen zur Strahlumlenkung können daher je nach Anforderung an unterschiedlichen Stellen des Lastaufnahmerahmens angeordnet werden, wobei sie insbesondere auch stoßgedämpft, d. h. schwingend montiert werden können, ohne daß dadurch das Ergebnis der Entfernungsprofilmessung beeinträchtigt wird. Dabei können die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte allein oder gemeinsam mit den Einrichtungen zur Strahlumlenkung stoßgedämpft angeordnet sein.
  • Damit die an dem Lastaufnahmerahmen ausgebildeten und das Laserlicht zurückreflektierenden Kanten nicht über die Außenabmessungen des Lastaufnahmerahmens hinausragen, sind die Kanten vorzugsweise in Form von Absätzen innerhalb von Aussparungen in den senkrecht verlaufenden Außenflächen des Lastaufnahmerahmens ausgebildet.
  • Lastaufnahmerahmen für Container, sogenannte Spreader, können unterschiedliche Konstruktionen aufweisen; ihnen ist jedoch gemeinsam, daß sie an den Ecken Mittel, sogenannte Twist-Locks, zum Verriegeln der Container aufweisen und daß die Ecken außen senkrechte plane Außenflächen aufweisen, um den Lastaufnahmerahmen mit dem Container beispielsweise in Containeraufnahmeschächte in Schiffen einführen zu können. Dementsprechend weisen auch die Container unabhängig von Form und Größe alle die gleichen Eckbeschläge auf. Im Rahmen der Erfindung ist daher vorgesehen, daß bei Containerkranen die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte an mindestens zwei, vorzugsweise allen äußeren Ecken des Lastaufnahmerahmens angeordnet sind, so daß beim positionsgenauen Absenken des Lastaufnahmerahmens auf einen Zielcontainer sich dessen Eckbeschläge in den Abtastwinkelbereichen der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten befinden. Die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte erfassen daher in ihren Abtastwinkelbereichen diejenigen Stellen des Zielcontainers, nämlich dessen Eckbeschläge, die als einzige Stellen bei allen Containertypen gleich sind, so daß durch die Auswerteeinrichtung eine vom jeweiligen Containertyp unabhängige Auswertung der Lage des Lastaufnahmerahmens - gegebenenfalls zusammen mit einem an ihm hängenden weiteren Container - in bezug auf den Zielcontainer erfolgt, auf dem der Lastaufnahmerahmen - gegebenenfalls mit dem an ihm hängenden Container - abgesetzt werden soll. Bei Längspendelungen des Lastaufnahmerahmens in Transportrichtung genügen zwei Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte an jeweils einer Außenecke der beiden quer zur Transportrichtung verlaufenden Außenkanten des Lastaufnahmerahmens. Da jedoch beim Transport der Last neben Längsbewegungen der Last in Transportrichtung zusätzlich auch Drehbewegungen auftreten können, sind die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte vorzugsweise an allen äußeren Ecken des Lastaufnahmerahmens angeordnet.
  • Die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte sind vorzugsweise in Hohlräumen des Lastaufnahmerahmens angeordnet, die zur Aufnahme von Betätigungseinrichtungen für Mittel zum Verriegeln der Last vorgesehen sind.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, daß die Einrichtungen zur Strahlumlenkung jeweils durch die Kraft einer Feder in einer Anschlagposition gehalten werden, in der die Einrichtungen über die ihnen zugeordneten Außenkanten des Lastaufnahmerahmens hinausragen, daß die Einrichtungen zur Strahlumlenkung jeweils entgegen der Kraft der Feder aus ihrer Anschlagposition auslenkbar sind und daß die Einrichtungen zur Strahlumlenkung in ihren über die Außenkanten hinausragenden Bereichen mit Auflaufschrägen versehen sind. Hierdurch wird beim Zusammenstoßen des Lastaufnahmerahmens mit möglichen Kollisionsobjekten, wie z. B. Containerstapeln, oder beim Einführen der Last in einen Schacht vermieden, daß die zwangsweise über den Lastaufnahmerahmen hinausragenden Einrichtungen zur Strahlumlenkung beschädigt werden. In diesem Zusammenhang sind den Einrichtungen zur Strahlumlenkung vorzugsweise Meldekontakte zugeordnet, die Auslenkungen der Einrichtungen aus ihren Anschlagpositionen detektieren. In einem solchen Fall werden dann die Meßergebnisse des zugeordneten Laser-Entfernungsprofilmeßgerätes ignoriert oder unterdrückt, um Fehlmessungen zu verhindern.
  • Um bereits vor einem Zusammenstoßen des Lastaufnahmerahmens mit einem Kollisionsobjekt die Einrichtungen zur Strahlumlenkung in eine geschützte Position bringen zu können, weist die erfindungsgemäße Anordnung in vorteilhafter Weise eine die Umgebung des Lastaufnahmerahmens abtastende Kollisionsüberwachungseinrichtung und Betätigungseinrichtungen zum automatischen Auslenken der Einrichtungen zur Strahlumlenkung in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Kollisionsüberwachungseinrichtung auf. Dabei sind im einfachsten Falle die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte mit der nachgeordneten Auswerteeinrichtung Bestandteile der Kollisionsüberwachungseinrichtung, wobei die Abtastung der Umgebung des Lastaufnahmerahmens nach möglichen Kollisionsobjekten durch die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte selbst erfolgt. Da der Abtastbereich der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte durch die Einrichtungen zur Strahlumlenkung nach unten gelenkt ist, weist die Kollisionsüberwachungseinrichtung als Alternative oder Ergänzung zu den Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten vorzugsweise Ultraschallsensoren auf, die zur Abtastung der Umgebung des Lastaufnahmerahmens im Bereich seiner Außenkanten angeordnet sind.
  • Um beim Transport der Last und vor deren Absetzen auf die Zielposition Lastpendelungen ausregeln zu können, ist es erforderlich, die Pendelbewegung der Last gegenüber dem Kran zu erfassen. Hierzu ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß zur Erfassung der Lastpendelungen auf dem Lastaufnahmerahmen eine Markierung mit einer reflektierenden Fläche angeordnet ist, daß an dem Kran eine auf die Markierung gerichtete Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, daß an dem Kran ferner eine ebenfalls auf die Markierung gerichtete Zeilenkamera mit einer längs zur Transportrichtung ausgerichteten Bildsensorzeile angeordnet ist und daß der Zeilenkamera eine Signalauswerteeinheit nachgeordnet ist, die aus dem Signal der Bildsensorzeile ein der momentanen Position der Markierung entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. Mit der Zeilenkamera lassen sich Lastbewegungen in horizontaler Richtung mit kurzen Meßzeiten und innerhalb eines großen Lastpendelbereiches erfassen. Um zusätzlich auch die vertikale Position der Last gegenüber dem Kran erfassen zu können, ist in vorteilhafter Weise eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der jeweiligen Pendellänge vorgesehen, wobei das Meßsignal der Meßeinrichtung in der Signalauswerteeinheit zusammen mit dem Signal der Bildsensorzeile zur Ermittlung der momentanen Lastposition ausgewertet wird. Bei der Meßeinrichtung zur Bestimmung der Pendellänge kann es sich beispielsweise um einen Winkelschrittgeber oder Absolutwertgeber an der Seiltrommel des Krans handeln; es ist auch möglich, die Pendellänge durch Laserdistanzmessung zwischen dem Kran und dem Lastaufnahmerahmen zu ermitteln.
  • Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen:
    • FIG 1 einen Containerkran zum Transport einer an einem Lastaufnahmerahmen hängenden Last mit einer an dem Containerkran angeordneten Zeilenkamera und mit Laser-Entfernungsprofilmeßgerätenan dem Lastaufnahmerahmen,
    • FIG 2 eine Draufsicht auf den Lastaufnahmerahmen,
    • FIG 3 ein schematisches Blockschaltbild der Zeilenkamera,
    • FIG 4 ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte zusammen mit jeweils einer Einrichtung zur Strahlumlenkung im Bereich einer Ecke des Lastaufnahmerahmens und
    • FIG 5 das Blockschaltbild einer Steuerungsstruktur für den Containerkran.
  • FIG 1 zeigt schematisch eine Laufkatze 1, die entlang eines hier nur abschnittsweise dargestellten Auslegers 2 eines Containerkrans verfahrbar ist. Auf der Katze 1 sind Hubwinden 3 angeordnet, an denen über Seile 4 ein Lastaufnahmerahmen (Spreader) 5 für eine zu transportierende Last 6, hier ein Container, hängt. Der Container 6 soll beispielsweise auf einem bereits abgestellten weiteren Container (Zielcontainer) 7 positionsgenau aufgesetzt werden. Beiderseits des Containers 7 sind weitere Container 8, 9 und 10, teilweise aufeinandergestapelt, abgesetzt. Durch das Anfahren und Abbremsen der Laufkatze 1 aber auch durch äußere Störeinflüsse, wie z. B. Windkräfte, kann die Last 6 in eine Pendelbewegung versetzt werden. Im folgenden wird davon ausgegangen, daß die Pendelungen der Last im wesentlichen in Verfahrrichtung x der Laufkatze 1 erfolgen, wobei zusätzlich noch Drehpendelungen der Last 6 auftreten können.
  • Um die Pendelbewegung der Last 6 messen zu können, ist auf dem Lastaufnahmerahmen 5 eine Markierung 11 angebracht, die von einem bei Ruhestellung der Last 6 lotrecht über dieser an der Laufkatze 1 gehaltenen Scheinwerfer 12 beleuchtet wird, wobei das von der Markierung 11 reflektierte Licht von einer unmittelbar neben oder in dem Scheinwerfer 12 angeordneten Zeilenkamera 13 erfaßt wird. Wie die Draufsicht auf den Lastaufnahmerahmen 5 in FIG 2 zeigt, besteht die Markierung 11 aus einer rechteckförmigen, mit einer Kantenseite parallel zur Pendelrichtung x ausgerichteten reflektierenden Fläche, welche von einer nichtreflektierenden Fläche 14 umgeben ist. Die reflektierende Fläche 11 besteht aus einer Vielzahl von hier nicht gezeigten Triplereflektorelementen, die auf sie auftreffendes Licht in die Richtung zurückstrahlen, aus der es gekommen ist. Dadurch wird sichergestellt, daß das von dem Scheinwerfer 15 abgestrahlte Licht von der reflektierenden Fläche 11 in die dem Scheinwerfer 12 unmittelbar benachbarte Zeilenkamera 13 zurückgestrahlt wird, und zwar unabhängig von dem jeweiligen Betrag der Pendelauslenkung der Last 6 in x-Richtung. Die Zeilenkamera 13 ist derart an der Laufkatze 1 angeordnet, daß ihre Abtastebene 15 die Markierung 11 längs zur Pendelrichtung x schneidet.
  • Wie FIG 3 zeigt, weist die Zeilenkamera 13 eine Bildsensorzeile 16 mit einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Bildsensorelementen 17 auf, deren Bildinformationen parallel in ein Schieberegister 18 überfuhrt und von dort seriell an eine Signalauswerteeinheit 19 weitergeleitet werden. Zur Erfassung der Position der Markierung 11 sucht die Signalauswerteeinheit 19 das serielle Signal S der Bildsensorzeile 16 nach dem Auftreten der beiden Helligkeitswechsel mit dem jeweils größten Kontrast ab und detektiert auf diese Weise die quer zur Abtastrichtung 15 verlaufenden Kanten der reflektierenden Fläche 11. Aus der Mitte zwischen den beiden detektierten Helligkeitswechsel wird in der Signalauswerteeinheit 19 die Position der Mitte der Markierung 11 bestimmt. Bei einer Pendelbewegung um die Weglänge x ergibt sich eine entsprechende Verschiebung in dem Signalverlauf S' der Bildsensorzeile 16, woraus in der Signalauswerteeinheit 19 die Weglänge x detektiert wird. Mit Hilfe eines Winkelschrittgebers 20 oder eines Absolutwertgebers an einer der Seilwinden 3 wird die Hubhöhe und damit die Pendellänge gemessen und der Signalauswerteeinheit 19 zugeführt, die ausgangsseitig ein die Pendelauslenkung der Last 6 in x-Richtung und die Pendellänge bezeichnendes Ausgangssignal A für eine weitere Verarbeitung im Rahmen einer Lastpositionierregelung und Ausregelung von Pendelschwingungen zur Verfügung stellt.
  • Bei der Anordnung der Zeilenkamera 13 wurde davon ausgegangen, daß Lastpendelungen hauptsächlich in Verfahrrichtung x der Laufkatze 1 erfolgen. Sollen auch mögliche Pendelungen quer dazu erfaßt werden, so kann hierzu eine weitere, hier nicht gezeigte Zeilenkamera vorgesehen werden, deren Bildsensorzeile in z-Richtung ausgerichtet ist. Die Messung der Pendellänge kann alternativ zu dem vorstehend angegebenen Beispiel auch mit Hilfe eines Laser-Distanzmeßgerätes erfolgen, das an der Laufkatze 1 angeordnet ist und die Distanz beispielsweise zur Markierung 11 auf dem Lastaufnahmerahmen 5 mißt.
  • Wie die Figuren 1 und 2 in vereinfachter Darstellung zeigen, sind an den Ecken des Lastaufnahmerahmens 5 mehrere Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21 bis 24 angeordnet. Die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21 bis 24 dienen zur Bestimmung der Position des Lastaufnahmerahmens 5 mit der daran hängenden Last 6 in bezug auf ihre Umgebung mit dem Zielcontainer und den übrigen Containern 8, 9 und 10. Jedes Laser-Entfernungsprofilmeßgerät, z. B. 21, erzeugt jeweils einen Laserstrahl 25, der in einem vorgegebenen Winkelbereich abgelenkt wird. Im Bereich der Außenkanten des Lastaufnahmerahmens 5 sind Einrichtungen 26 bis 29 zur Strahlumlenkung jeweils in der Weise angeordnet, daß der von dem jeweils zugeordneten Laser-Entfernungsprofilmeßgerät, z. B. 21, erzeugte und in dem vorgegebenen Winkelbereich abgelenkte Laserstrahl 25 in Richtung nach unten an dem Lastaufnahmerahmen 5 und der daran hängenden Last 6 vorbei umgelenkt wird und dabei die Umgebung des Lastaufnahmerahmens 5 und der Last 6 in einem senkrecht zum Verlauf der zugeordneten Außenkante des Lastaufnahmerahmens 5 geöffneten Abtastwinkelbereich 30 abtastet. In FIG 1 sind diejenigen Stellen, auf die der in dem Abtastwinkelbereich 30 abgelenkte Laserstrahl 25 auftrifft, durch eine dickere Strichstärke hervorgehoben. Durch Auswertung der Laufzeit des Laserlichts und des jeweiligen momentanen Abstrahlwinkels des Laserstrahls 25 kann für jede Stelle, auf die der Laserstrahl 25 auftrifft, deren Positionskoordinaten in der horizontalen x-Richtung und der vertikalen y-Richtung bestimmt werden.
  • Jeder der beiden quer zur Verfahrrichtung x der Laufkatze 1 verlaufenden Außenkanten 31 und 32 des Lastaufnahmerahmens 5 ist jeweils mindestens ein Laser-Entfernungsprofilmeßgerät, z. B. 21 und 24, zugeordnet. Wie FIG 2 zeigt, sind diese beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21 und 24 über Eck, und somit in z-Richtung versetzt, angeordnet, so daß es möglich ist, außer Pendelbewegungen in x-Richtung auch Drehpendelungen der Last 6 zu messen, die sich darin äußern, daß sich die mit den Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten 21 und 24 gemessenen x-Koordinaten von markanten Punkten in der Umgebung der Last 6 zeitlich unterschiedlich ändern. Vorzugsweise ist jedoch, wie dies FIG 2 zeigt, an jeder Ecke des Lastaufnahmerahmens 5 jeweils ein Laser-Entfernungsprofilmeßgerät 21 bis 24 angeordnet.
  • Wahrend die Last 6 bei Annäherung an den Zielcontainer 7 über diesen in x-Richtung hinweggeführt wird, erfassen die beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 22 und 24 zunächst die mit 33 bezeichnete Außenkante des Zielcontainers 7 im Bereich seiner Eckbeschläge 34 und 35. Später, wenn die Last 6 sich teilweise direkt über dem Zielcontainer 7 befindet, wird die Außenkante 34 im Bereich der Eckbeschläge 37 und 38 von den beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten 22 und 24 erfaßt. In dem Moment, wenn die Last 6 über den Ziecontainer 7 hinwegtransportiert wird, gerät die Außenkante 34 aus dem Blickfeld der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 22 und 24, während gleichzeitig die Außenkante 33 durch die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21 und 23 erfaßt wird. Die Last 6 befindet sich also genau dann exakt über dem Zielcontainer 7, wenn beide Außenkanten 33 und 34 des Zielcontainers 7 gleichzeitig aus dem Blickfeld der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21 bis 24 verschwinden. Da der Zielcontainer 7 oben offen oder durch eine unregelmäßige Plane abgedeckt sein kann, lassen sich seine Außenkanten 33 und 34 am sichersten im Bereich der Eckbeschläge 35 bis 38 abtasten, die bei einer Aufnahme des Zielcontainers 7 durch einen Lastaufnahmerahmen zur Verriegelung an diesem dienen und auch bei unterschiedlichen Containertypen immer gleich sind. Deswegen sind auch die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21 bis 27 im Bereich der äußeren Ecken des Lastaufnahmerahmens 5 angeordnet.
  • Da beispielsweise aufgrund von Windkräften auch Pendelungen der Last 6 quer zur Transportrichtung x, also in z-Richtung, auftreten können, kann gegebenenfalls auch im Bereich der jeweils in x-Richtung verlaufenden Außenkanten 39 und 40 des Lastaufnahmerahmens 5 jeweils ein hier nicht gezeigtes Laser-Entfernungsprofilmeßgerät mit einer zugeordneten Einrichtung zur Strahlumlenkung angeordnet sein.
  • FIG 4 zeigt ein Beispiel für die Anordnung der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte,hier das Gerät 21, an den äußeren Ecken des Lastaufnahmerahmens 5. Lastaufnahmerahmen für Container können sehr unterschiedlich aufgebaut sein und unterschiedliche, oft verstellbare Außenabmessungen zur Anpassung an verschiedene Containertypen aufweisen. Relativ einheitlich für alle Lastaufnahmerahmen sind jedoch deren Ausbildungen an den äußeren Ecken, die außen senkrechte plane Außenseiten 41 zum Einführen in Containeraufnahmeschächte in Schiffen aufweisen und sogenannte Twist-Locks 42 zum Verriegeln des Lastaufnahmerahmens 5 mit dem jeweils aufzunehmenden Container aufweisen, welche durch einen Antriebsmechanismus 43 in einem Hohlraum 44 in der jeweiligen Ecke des Lastaufnahmerahmens 5 betätigbar sind. In diesem Hohlraum 44 ist das Laser-Entfernungsprofilmeßgerät 21 in einem Schutzgehäuse 45 stoßgedämpft (hier durch eine federnde Lagerung symbolisiert) untergebracht. An dem Schutzgehäuse 45 ist ein Strahlführungsrohr 46 für den von dem Laser-Entfernungsprofilmeßgerät 21 erzeugten Laserstrahl 25 angebracht, das in einer mit Auflaufschrägen 47 versehenen, vorzugsweise kegeligen Spitze 48 endet. Im Bereich dieser Spitze 48 ist die Einrichtung 26 zur Strahlumlenkung, beispielsweise ein Umlenkspiegel oder ein Umlenkprisma, in einer festen Winkelstellung angeordnet. In ihrem unteren Bereich enthält die Spitze 48 eine Öffnung 49, durch die der Laserstrahl mit dem Abtastwinkelbereich 30 nach unten austritt. Das Strahlführungsrohr 46 ist in einer zu der Außenseite 41 des Lastaufnahmerahmens 5 hin offenen Führungshülse 50 verschiebbar gelagert, wobei es durch die Kraft einer Feder 51 in einer Anschlagposition gehalten wird, in der sich die Einrichtung 26 zur Strahlumlenkung jenseits der Außenseite 41 des Lastaufnahmerahmens 5 befindet. Für den Fall, daß es zu einem Zusammenstoß zwischen dem Lastaufnahmerahmen 5 und irgendeinem Kollisionsobjekt, z. B. dem Container 9 in FIG 1, kommen sollte, wird das Strahlführungsrohr 46 mit der darin enthaltenen Einrichtung 26 zur Strahlumlenkung beim Auftreffen gegen das Kollisionsobjekt entgegen der Kraft der Feder 51 in der Führungshülse 50 zurückverschoben, ohne daß es zu einer Beschädigung der Einrichtung 26 kommt. Aufgrund der Auflaufschrägen 47 erfolgt die Zurückverschiebung der Einrichtung 26 zur Strahlumlenkung unabhängig davon, ob die Kollision bei einer Auf-oder Abwärtsbewegung des Lastaufnahmerahmens in y-Richtung oder aufgrund von Verfahr- oder Pendelbewegungen des Lastaufnahmerahmens 5 in x-Richtung erfolgt. Da bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel das Schutzgehäuse 45 für das Laser-Entfernungsprofilmeßgerät 21 mit dem verschiebbaren Strahlführungsrohr 46 verbunden ist, wird bei einer Kollision auch das Laser-Entfernungsprofilmeßgerät 21 zurückverschoben. Es ist jedoch auch möglich, das Schutzgehäuse 45 mit dem Laser-Entfernungsprofilmeßgerät 21 in dem Hohlraum 44 der Ecke des Lastaufnahmerahmens 5 fest anzuordnen und nur das Strahlführungsrohr 46 mit der darin enthaltenen Einrichtung 26 zur Strahlumlenkung verschiebbar anzuordnen. Im Bereich der Anschlagposition des Strahlführungsrohres 46 ist ein Meldekontakt 52 angeordnet, der über eine Signalleitung 53 mit dem Laser-Entfernungsprofilmeßgerät 21 verbunden ist und eine Unterbrechung des Meßvorganges bewirkt, sobald das Führungsrohr 46 aus seiner Anschlagposition zurückverschoben wird.
  • An seiner Außenseite 41 weist der Lastaufnahmerahmen 5 an einer vorgegebenen, innerhalb des Abtastwinkelbereiches 30 liegenden Stelle eine das Laserlicht zurückreflektierende Kante 54 auf. Diese ist in Form eines Absatzes innerhalb einer Aussparung 55 in der Außenseite 41 ausgebildet, so daß sie nicht über die von der Außenseite 41 gebildete senkrechte Führungsfläche hinausragt. Beim Abtasten der Umgebung des Lastaufnahmerahmens 5 werden daher zusätzlich zu den Positionsdaten der Umgebung auch die Positionsdaten der Kante 54 erfaßt. Die Positionsdaten der Umgebung werden dabei relativ zu denen der Kante 54 ausgewertet, so daß als Ergebnis nicht die relative Lage des Laser-Entfernungsprofilmeßgeräts 21 zu der Umgebung des Lastaufnahmerahmens 5, sondern die relative Lage der Kante 54 an dem Lastaufnahmerahmen 5 zu dessen Umgebung erhalten wird. Wenn also die Kante 54 unabhängig von der Größe und Konstruktion des jeweiligen Lastaufnahmerahmens 5 immer an der gleichen definierten Stelle an den Ecken des Lastaufnahmerahmens 5 ausgebildet wird, sind die für die Umgebung des Lastaufnahmerahmens 5 ermittelten Positionsdaten unabhängig von der jeweiligen Konstruktion des Lastaufnahmerahmens und den jeweiligen Einbaupositionen, an denen die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21 bis 24 an dem Lastaufnahmerahmen 5 angebracht sind. Hinzu kommt, daß durch die stoßgedämpfte Anordnung der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21 bis 24 deren Lage an dem Lastaufnahmerahmen 5 nicht eindeutig festgelegt ist, was jedoch dadurch, daß die Positionsdaten der Umgebung des Lastaufnahmerahmens 5 relativ zu den für die Kante 54 ermittelten Positionsdaten ausgewertet werden, keinen Einfluß auf die Meßgenauigkeit hat.
  • Wie bereits erwähnt, wird durch die Anordnung der Einrichtung 26 zur Strahlumlenkung in dem verschiebbaren und mit Auflaufschrägen 47 versehenen Strahlführungsrohr 46 eine Beschädigung der Einrichtung 26 bei Kollisionen mit Fremdobjekten vermieden. Ein noch weitergehender Schutz der Einrichtung 26 bis 29 zur Strahlumlenkung vor Kollisionsschäden wird dadurch erreicht, daß auf dem Lastaufnahmerahmen 5 im Bereich der Außenkanten 35, 36, 39 und 40 Ultraschallsensoren 56 angeordnet sind, die die Umgebung des Lastaufnahmerahmens 5 abtasten (FIG 2). Wie FIG 4 am Beispiel der Einrichtung 26 zur Strahlumlenkung zeigt, ist jeder dieser Einrichtungen jeweils eine Betätigungseinrichtung 57 zugeordnet, die bei zu dichter Annäherung des Lastaufnahmerahmens 5 an ein mögliches Kollisionsobjekt von den Ultraschallsensoren 56 angesteuert wird und daraufhin eine automatische Auslenkung der Einrichtung 26 zur Strahlumlenkung aus ihrer Anschlagposition heraus bewirkt.
  • FIG 5 zeigt das Blockschaltbild einer Steuerungsstruktur für den Containerkran. Die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte, von denen hier lediglich die Geräte 21 und 22 gezeigt sind, sind an einer gemeinsamenen Einrichtung 58 zur Datenvorverarbeitung angeschlossen, die aus den innerhalb der Abtastwinkelbereiche 30 von den in der Umgebung des Lastaufnahmerahmens 5 mit der daran gehaltenen Last 6 erhaltenen Abtastwerten die Koordinaten x und y; aller erfaßten Kanten i = 1,...,n der in FIG 1 durch dickere Strichstärken hervorgehobenen Abtastbereiche ermittelt. Aus diesen in dem durch die Kanten 54 (FIG 4) definierten Koordinatensystem des Lastaufnahmerahmens 5 ermittelten Kantenkoordinaten werden in einer übergeordneten Steuereinheit 59 in Abhängigkeit von Außenabmessungen des Zielcontainers 7, die der Steuereinheit 59 über eine Eingabeeinheit 60 mitgeteilt werden, die Zielkoordinaten Xz, yz für das Absetzen der Last 6 berechnet. Zusätzlich zu diesen Positionskoordinaten werden auch die Verdrehwinkel des Lastaufnahmerahmens 5 mit der Last 6 gegenüber dem Zielcontainer 7 berechnet. Schließlich werden die Koordinaten möglicher Kollisionsobjekte beiderseits des Zielcontainers 7 ermittelt. Zur Ergänzung der Kollisionsüberwachung durch die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21 und 22 sind die Ultraschallsensoren 56 direkt an der Steuereinheit 59 angeschlossen. Wie bereits anhand von FIG 4 erläutert wurde, sind außerdem an den Ultraschallsensoren 56 die Betätigungseinrichtungen 57 zum automatischen Auslenken der Einrichtungen 26 und 27 zur Strahlumlenkung im Falle einer drohenden Kollisionsgefahr angeschlossen.
  • Die von der Signalauswerteeinrichtung 19 in Abhängigkeit von den Signalen der Zeilenkamera 13 und des Winkelschrittgebers 20 erzeugten Positionsdaten werden ebenfalls der Steuereinheit 59 zugeführt und dort in Abhängigkeit von der Steuereinheit 59 über die Eingabeeinheit 60 mitgeteilten Außenabmessungen des Lastaufnahmerahmens 5 und der Last 6 in Positionskoordinaten Xs, ys des Lastaufnahmerahmens 5 und in Lastkoordinaten Xc, yc der Last 6 bezogen auf das Koordinatensystem der Laufkatze 1 umgerechnet. Zur Umrechnung dieser Positionskoordinaten in kranbezogene oder landbezogene Koordinaten werden der Steuereinheit 59 von einer Katzpositionsmeßeinrichtung 61 und einer Kranpositionsmeßeinrichtung 62 die jeweils aktuelle Position der Laufkatze 1 und des Containerkrans mitgeteilt.
  • Die auf diese Weise erhaltenen aktuellen Positionskoordinaten Xs, ys des Lastaufnahmerahmens 5 bzw. Xc, yc der Last 6 und Xz, yz des Zielcontainers 7 werden innerhalb der Steuereinheit 59 zur Ausregelung von Lastpendelungen sowie für eine Lastpositionierregelung herangezogen. Diese führt in Abhängigkeit von den Koordinatenwerten und von ihr mitgeteilten Fahrdaten, wie z. B. aktuellen Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerten der Laufkatze 1 und der Hubwinden 3, eine zeitoptimale und Pendelungen der Last 6 dämpfende Steuerung des Antriebs 63 für die Laufkatze 1 und des Antriebs 65 für die Hubwinden 3 durch. Dabei werden die von der Zeilenkamera 13 und dem Winkelschrittgeber 20 gelieferten Positionswerte der Last 6 bzw. des Lastaufnahmerahmens 5 zur Grobpositionierung und die mit Hilfe der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21 bis 24 erhaltenen Daten über die relative Position des Lastaufnahmerahmens 5 mit der daran hängenden Last 6 zu dem Zielcontainer 7 zur Feinpositionierung des Lastaufnahmerahmens 5 bzw. der Last 6 herangezogen.

Claims (11)

1. Anordnung zur Lastpositionierung bei Kranen mit einem Lastaufnahmerahmen (5) zum Transport einer an der Unterseite des Lastaufnahmerahmens (5) mit diesem verriegelbaren Last (6), mit Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten (21 bis 24), die an dem Lastaufnahmerahmen (5) angeordnet sind, wobei den quer zur Transportrichtung (x) verlaufenden Außenkanten (35, 36) des Lastaufnahmerahmens (5) jeweils zumindest eines der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte (21 bis 24) zugeordnet ist, mit Einrichtungen (26 bis 29) zur Strahlumlenkung, die einzeln im Strahlengang (25) jedes Laser-Entfernungsprofilmeßgerätes (z. B. 21) im Bereich der zugeordneten Außenkante (35) des Lastaufnahmerahmens (5) derart angeordnet sind, daß ein von jedem einzelnen der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte (z. B. 21) innerhalb eines Abtastwinkelbereiches erzeugter Laserstrahl (25) die Umgebung des Lastaufnahmerahmens (5) und der gegebenenfalls daran hängenden Last (6) in einem senkrecht zum Verlauf der zugeordneten Außenkante (35) geöffneten Winkelbereich (30) nach unten hin abtastet, und mit einer an den Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten (21 bis 24) angeschlossenen Auswerteeinrichtung (59) zur Ermittlung von Positionsdaten der Umgebung des Lastaufnahmerahmens (5) und der Last (6) aus dem von der Umgebung in die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte (21 bis 24) zurückreflektierten Laserlicht,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Lastaufnahmerahmen (5) an vorgegebenen Stellen, die in den Abtastwinkelbereichen (30) der Laserstrahlen liegen, das Laserlicht zurückreflektierende Kanten (54) ausgebildet sind und daß die Auswerteeinrichtung (59) die Positionsdaten der Umgebung des Lastaufnahmerahmens (5) relativ zu den für die Kanten (54) ermittelten Positionsdaten auswertet.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die das Laserlicht zurückreflektierenden Kanten (54) in Form von Absätzen innerhalb von Aussparungen (55) in den senkrecht verlaufenden Außenflächen (41) des Lastaufnahmerahmens (5) ausgebildet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Containerkranen die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte (21 bis 24) an mindestens zwei, vorzugsweise allen äußeren Ecken des Lastaufnahmerahmens (5) angeordnet sind, so daß beim positionsgenauen Absenken des Lastaufnahmerahmens auf einen Zielcontainer (7) sich dessen Eckbeschläge (34) in den Abtastwinkelbereichen (30) der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte befinden.
4. Anordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte (z. B. 21) in Hohlräumen (44) des Lastaufnahmerahmens (5) angeordnet sind, die zur Aufnahme von Betätigungseinrichtungen (43) für Mittel (42) zum Verriegeln der Last (6) vorgesehen sind.
5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtungen (26 bis 29) zur Strahlumlenkung jeweils durch die Kraft einer Feder (51) in einer Anschlagposition gehalten werden, in der die Einrichtungen (26 bis 29) über die ihnen zugeordneten Außenkanten (35, 36) des Lastaufnahmerahmens (5) hinausragen, daß die Einrichtungen (26 bis 29) zur Strahlumlenkung jeweils entgegen der Kraft der Feder (51) aus ihrer Anschlagposition auslenkbar sind und daß die Einrichtungen (26 bis 29) zur Strahlumlenkung in ihren über die Außenkanten (35, 36) hinausragenden Bereichen mit Auflaufschrägen (47) versehen sind.
6. Anordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Einrichtungen (26 bis 29) zur Strahlumlenkung Meldekontakte (52) zugeordnet sind, die die Auslenkungen der Einrichtungen (26 bis 29) aus ihren Anschlagpositionen herausdetektieren.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6,
gekennzeichnet durch eine die Umge bung des Lastaufnahmerahmens abtastende Kollisionsüberwachungseinrichtung (56) und Betätigungseinrichtungen (57) zum automatischen Auslenken der Einrichtungen (26 bis 29) zur Strahlumlenkung in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Kollisionsüberwachungseinrichtung.
8. Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte (21 bis 24) mit der nachgeordneten Auswerteeinrichtung (59) Bestandteile der Kollisionsüberwachungseinrichtung sind.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kollisionsüberwachungseinrichtung Ultraschallsensoren (50) aufweist, die zur Abtastung der Umgebung des Lastaufnahmerahmens (5) im Bereich seiner Außenkanten (35, 36, 39, 40) angeordnet sind.
10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erfassung von Lastpendelungen auf dem Lastaufnahmerahmen (5) eine Markierung (11) mit einer reflektierenden Fläche angeordnet ist, daß an dem Kran eine auf die Markierung gerichtete Beleuchtungseinrichtung (12) angeordnet ist, daß an dem Kran ferner eine ebenfalls auf die Markierung (11) gerichtete Zeilenkamera (13) mit einer längs zur Transportrichtung (x) ausgerichteten Bildsensorzeile (16) angeordnet ist und daß der Zeilenkamera (13) eine Signalauswerteeinheit (19) nachgeordnet ist, die aus dem Signal der Bildsensorzeile (16) ein der momentanen Position der Markierung (11) entsprechendes Ausgangssignal (A) erzeugt.
11. Anordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Meßeinrichtung (20) zur Bestimmung der jeweiligen Pendellänge vorgesehen ist und daß das Meßsignal der Meßeinrichtung (20) in der Signalauswerteeinheit (19) zusammen mit dem Signal der Bildsensorzeile (16) zur Ermittlung der momentanen Lastposition ausgewertet wird.
EP95101562A 1994-02-18 1995-02-06 Anordnung zur Lastpositionierung bei Kranen Expired - Lifetime EP0668236B1 (de)

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