EP0668236B1 - Anordnung zur Lastpositionierung bei Kranen - Google Patents

Anordnung zur Lastpositionierung bei Kranen Download PDF

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EP0668236B1
EP0668236B1 EP95101562A EP95101562A EP0668236B1 EP 0668236 B1 EP0668236 B1 EP 0668236B1 EP 95101562 A EP95101562 A EP 95101562A EP 95101562 A EP95101562 A EP 95101562A EP 0668236 B1 EP0668236 B1 EP 0668236B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
load
spreader
devices
distance profile
laser distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP95101562A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0668236A1 (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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Filing date
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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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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 for cranes with a load suspension frame for transporting a lockable on the underside of the load suspension frame Load, with laser range finders that are arranged on the load suspension frame, the transverse outer edges of the load-bearing frame running in the direction of transport in each case at least one of the laser distance profile measuring devices is associated with facilities for Beam deflection, individually in the beam path of each laser range finder in the area of the assigned outer edge are arranged in such a way that one of each of the laser range finders Laser beam generated within a scanning angle range the environment of the load suspension frame and, if applicable attached load in a perpendicular to the course of the assigned outer edge open angle range down scans there, and with one on the laser range finder connected evaluation device for determination of position data of the environment of the load frame and the load from the environment into the laser range finders back-reflected laser light.
  • load lifting frames often have very different constructions, from which usually different positions for the possible Attachment of the laser distance profile measuring devices and therefore different results for the distance profile measurements surrender.
  • the invention is therefore based on the object, the known Training arrangement operationally so that an accurate Determination of position data from the environment of the load frame with the possibly attached load is possible.
  • the object is achieved in that the arrangement of the type specified in the introduction on the load suspension frame at predetermined locations in the scanning angle ranges of the laser beams lie, the laser light reflecting back Edges are formed and that the Evaluation device the position data of the environment of the Load frame relative to that determined for the edges Evaluates position data.
  • the respective position of the laser distance profile measuring devices on the load suspension frame on the Result of the position data determined for the environment no influence.
  • the laser distance profile measuring devices with the Devices for beam deflection can therefore be used as required at different points on the load suspension frame be arranged, in particular they are also shock-absorbent, d. H. can be mounted swinging without this affects the result of the distance profile measurement becomes.
  • the laser distance profile measuring devices can alone or together with the facilities for Beam deflection can be arranged in a shock-absorbing manner.
  • Load suspension frames for containers can have different constructions; to them however common that they have means at the corners, so-called Twist locks to lock the container and that the corners have vertical flat outer surfaces on the outside the load suspension frame with the container, for example in To be able to introduce container receiving shafts in ships. Accordingly, the containers also point independently from Shape and size all have the same corner fittings.
  • the laser distance profile measuring devices on at least two, preferably arranged all the outer corners of the load-bearing frame are so that when lowering the position Load suspension frame on a target container whose corner fittings in the scanning angle ranges of the laser distance profile measuring devices are located.
  • the laser distance profile measuring devices therefore capture in their scanning angle ranges those places of the target container, namely its corner fittings, the only places in all container types are the same, so that one of the each container type independent evaluation of the location of the Load suspension frame - if necessary together with one another container hanging on it - in relation to the target container on which the load suspension frame - if necessary with the container hanging on it - deposited shall be.
  • Two laser distance profile measuring devices are sufficient for the transport direction on one outer corner of each of the two transversely to the transport direction running outer edges of the load suspension frame.
  • Laser distance profile measuring devices can occur preferably at all outer corners of the load frame arranged.
  • the laser range finders are preferably in Cavities of the load receiving frame arranged for receiving of actuators for locking means the load are provided.
  • the facilities for beam deflection by the force of a spring be held in a stop position in which the facilities over the associated outer edges of the load suspension frame protrude that the devices for beam deflection each against the force of the spring from their Stop position are deflectable and that the facilities for beam deflection in their protruding beyond the outer edges Areas are provided with bevels.
  • the load suspension frame collides with possible collision objects, such as B. stack of containers, or when inserting the load into a shaft avoided that those that forcibly protrude beyond the load suspension frame Devices for beam deflection are damaged.
  • the devices for beam deflection are related preferably assigned signaling contacts, the deflections of the Detect devices from their stop positions. In such a case, the measurement results of the assigned Laser distance profile meter ignored or suppressed to prevent incorrect measurements.
  • the arrangement according to the invention in an advantageous manner collision monitoring device scanning the surroundings of the load-bearing frame and automatic actuators Deflection of the devices for beam deflection as a function of an output signal from the collision monitoring device on.
  • they are Laser distance profile measuring devices with the downstream evaluation device Components of the collision monitoring device, wherein the scanning of the surroundings of the load frame for possible collision objects by the laser distance profile measuring devices done itself.
  • Ultrasonic sensors are used to scan the environment of the load suspension frame in the area of its outer edges are arranged.
  • the invention provides that to detect the load oscillations on the load-bearing frame a marker is arranged with a reflective surface is that one on the crane is aimed at the marking Lighting device is arranged that on the Crane also directed towards the marking Line scan camera with one aligned along the transport direction Image sensor line is arranged and that the line scan camera a signal evaluation unit is arranged, which consists of the signal from the image sensor line and the current position output signal corresponding to the marking.
  • the line scan camera can be used to move loads horizontally Direction with short measuring times and within a large one Record the load pendulum area.
  • a measuring device for determination the respective pendulum length In addition to the vertical To be able to record the position of the load in relation to the crane is advantageously a measuring device for determination the respective pendulum length provided, the Measuring signal of the measuring device in the signal evaluation unit together with the signal from the image sensor line for determination the current load position is evaluated.
  • the measuring device it can be used, for example, to determine the pendulum length around an angle encoder or absolute encoder act on the rope drum of the crane; it is also possible, the pendulum length by laser distance measurement between the Determine the crane and the load suspension frame.
  • FIG. 1 schematically shows a trolley 1, which runs along a here only sectionally shown boom 2 of a Container crane is movable.
  • Lifting winches are on the cat 1 3 arranged on which a load suspension frame via ropes 4 (Spreader) 5 for a load to be transported 6, here a container hangs.
  • the container 6, for example on another container that has already been parked (target container) 7 can be placed precisely.
  • On both sides of the Containers 7 are further containers 8, 9 and 10, partially stacked on top of each other, set down.
  • a mark 11 is attached to the load-bearing frame 5, which of one when the load 6 is at rest vertically above it headlights 12 held on the trolley 1 are illuminated the light reflected by the marker 11 from one arranged directly next to or in the headlight 12 Line camera 13 is detected.
  • the marking 11 is from a rectangular, with an edge side reflective aligned parallel to the pendulum direction x Surface which is surrounded by a non-reflecting surface 14 is.
  • the reflecting surface 11 consists of a A large number of triple reflector elements, not shown here, the light hitting them reflects back in the direction from which it came.
  • the line camera 13 is such arranged on the trolley 1 that its scanning plane 15th the marker 11 cuts along the pendulum direction x.
  • the line camera 13 has an image sensor line 16 with a large number of image sensor elements lying side by side 17, whose image information is shown in parallel in a shift register 18 transfers and from there serially to one Signal evaluation unit 19 are forwarded.
  • To capture the signal evaluation unit searches for the position of the marker 11 19 the serial signal S of the image sensor line 16 after the occurrence of the two brightness changes with each contrast and detects the Edges of the reflecting edges running transversely to the scanning direction 15 Area 11. Detected from the middle between the two Brightness change is in the signal evaluation unit 19 determines the position of the center of the marker 11.
  • a pendulum movement by the path length x results in a corresponding shift in the signal curve S 'of the image sensor line 16, from which in the signal evaluation unit 19 Path length x is detected.
  • an angle encoder 20 or an absolute encoder on one of the winches 3 the lifting height and thus the pendulum length is measured and the signal evaluation unit 19, the output side a the pendulum deflection of the load 6 in the x direction and the Output signal A for a further pendulum length Processing as part of a load positioning control and Control of pendulum vibrations provides.
  • Pendulum length can be alternative to that given above Example also with the help of a laser distance measuring device, which is arranged on the trolley 1 and the distance for example to mark 11 on the load suspension frame 5 measures.
  • FIGS. 1 and 2 show in a simplified representation, are at the corners of the load-bearing frame 5 several laser range finders 21 to 24 arranged.
  • the laser distance profile measuring devices 21 to 24 are used for determination the position of the load-bearing frame 5 with that thereon hanging load 6 in relation to their surroundings with the target container and the remaining containers 8, 9 and 10.
  • Each Laser distance profile measuring device, e.g. B. 21 each generated a laser beam 25 which is in a predetermined angular range is distracted.
  • devices 26 to 29 for beam deflection each arranged in such a way that the each assigned laser distance profile measuring device, e.g. B.
  • Each of the two transverse to the direction of travel x of the trolley 1 extending outer edges 31 and 32 of the load-bearing frame 5 is at least one laser distance profile measuring device, e.g. B. 21 and 24 assigned.
  • at each corner of the Load suspension frame 5 each have a laser range finder 21 to 24 arranged.
  • the load 6 is then exactly above the target container 7 if both outer edges 33 and 34 of the target container 7 at the same time out of the sight of the laser distance profile measuring devices 21 to 24 disappear. Since the target container 7 open at the top or covered by an irregular tarpaulin its outer edges 33 and 34 are the safest Scan 35 to 38 in the area of the corner fittings when the target container 7 is picked up by a load receiving frame serve to lock on this and also at different container types are always the same. Because of that are also the laser distance profile measuring devices 21 to 27 in Area of the outer corners of the load-bearing frame 5 is arranged.
  • the load 6 transversely to the transport direction x that is to say in the z direction
  • the load 6 transversely to the transport direction x can occur in the area of in each case in the x direction extending outer edges 39 and 40 of the Load receiving frame 5 each have a laser distance profile measuring device, not shown here with an associated facility be arranged for beam deflection.
  • Load frame for containers can be very different and different, often adjustable external dimensions for adaptation to have different container types. Relatively uniform for all load suspension frames, however, are their training at the outer corners, the outside vertical flat outer sides 41 for insertion into container receiving shafts in Have ships and so-called twist locks 42 for locking of the load-bearing frame 5 with the one to be picked up Have containers, which by a drive mechanism 43 in a cavity 44 in the respective corner of the Load suspension frame 5 are actuated. In this cavity 44 is the laser distance profile measuring device 21 in a protective housing 45 shock absorbed (here by a spring bearing symbolized) housed.
  • the Device 26 for beam deflection for example a deflection mirror or a deflecting prism, in a fixed angular position arranged.
  • the Tip 48 In its lower area contains the Tip 48 an opening 49 through which the laser beam with the Scanning angle range 30 emerges downwards.
  • the beam guide tube 46 is in one to the outside 41 of the load suspension frame 5 open guide sleeve 50 slidably mounted, by the force of a spring 51 in a stop position is held in which the device 26 for beam deflection beyond the outside 41 of the load-bearing frame 5 is located.
  • the beam guide tube 46 with the contained therein Device 26 for beam deflection when striking against the collision object against the force of the spring 51 in the guide sleeve 50 moved back without it to a Damage to the device 26 comes.
  • the protective housing 45 for the laser distance profile measuring device 21 with the displaceable Beam guide tube 46 is connected in the event of a collision also moved the laser distance profile measuring device 21 back.
  • the protective housing 45 with the laser range finder 21 in the cavity 44 it is also possible for the protective housing 45 with the laser range finder 21 in the cavity 44 to arrange the corner of the load-bearing frame 5 and only the beam guide tube 46 with the device contained therein 26 slidably arranged for beam deflection.
  • a signaling contact 52 is arranged over a signal line 53 is connected to the laser distance profile measuring device 21 and causes an interruption of the measuring process as soon as that Slide guide tube 46 back out of its stop position becomes.
  • the load-bearing frame 5 instructs a predetermined one, within the scanning angle range 30 a point that reflects the laser light back Edge 54 on.
  • This is in the form of a paragraph within one Recess 55 formed in the outside 41, so that they do not have the vertical line formed by the outside 41 Leading surface protrudes.
  • Scanning the environment of the load frame 5 are therefore in addition to the position data the location data of the edge 54 recorded.
  • the position data of the environment become relative to those of the edge 54 evaluated so that as a result not the relative location of the laser range finder 21 to the environment of the load frame 5, but the relative position of the edge 54 on the load-bearing frame 5 whose environment is preserved.
  • edge 54 is independent on the size and construction of the respective load frame 5 always in the same defined position is formed at the corners of the load frame 5, are those determined for the environment of the load suspension frame 5 Position data regardless of the respective construction the load suspension frame and the respective installation positions, where the laser range finder 21st to 24 are attached to the load-bearing frame 5.
  • shock-absorbing arrangement of the laser range finders 21 to 24 whose position on the load suspension frame 5 is not clearly defined, but this is because that the position data of the environment of the load frame 5 relative to the position data determined for the edge 54 are evaluated, no influence on the measuring accuracy Has.
  • the arrangement of the facility 26 for beam deflection in the movable and with Thrust bevels 47 provided beam guide tube 46 damage the device 26 in the event of collisions with foreign objects avoided. Even more protection of the facility 26 to 29 for beam deflection from collision damage is achieved in that on the load-bearing frame 5 in Area of the outer edges 35, 36, 39 and 40 ultrasonic sensors 56 are arranged, the surroundings of the load frame 5 scan (FIG 2).
  • each of these devices each assigned an actuating device 57, if the load suspension frame 5 is too close to one another to a possible collision object from the ultrasonic sensors 56 is controlled and then an automatic Deflection of the device 26 for beam deflection from it Stop position effected.
  • FIG. 5 shows the block diagram of a control structure for the container crane.
  • the target coordinates x z , y are determined in a higher-level control unit 59 as a function of external dimensions of the target container 7, which are communicated to the control unit 59 via an input unit 60 z calculated 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, as a function of the control unit 59, communicated via the input unit 60 external dimensions of the load-bearing frame 5 and the load 6 in position coordinates x s , y s of the load-bearing frame 5 and converted into load coordinates x c , y c of the load 6 based on the coordinate system of the trolley 1.
  • the control unit 59 is informed of the respective 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 x s , y s of the load-bearing frame 5 or x c , y c of the load 6 and x z , 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.

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-Entfernungsprofilmeßgeräten an 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 xi und yi 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.
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