EP0668236B1

EP0668236B1 - Arrangement for positioning crane-loads

Info

Publication number: EP0668236B1
Application number: EP95101562A
Authority: EP
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Wichner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-02-18
Filing date: 1995-02-06
Publication date: 1999-05-19
Anticipated expiration: 2015-02-06
Also published as: EP0668236A1; DE59505945D1

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.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.

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.Such an arrangement is known from EP-A-0 342 655. In the known arrangement, the laser distance profile measuring devices with the devices for beam deflection their protruding beyond the outer edges of the load suspension frame Position withdrawn if determined based on Position data a collision with objects in the area of the load frame is predictable. Beyond that but it also required the laser range finders shock-absorbing to arrange on the load frame, because exposed to considerable shock loads during operation is. With shock-absorbing storage of the laser distance profile measuring devices the problem arises, however, that the Location of the devices is not clearly defined, in particular, when it vibrates due to impact become. From this, measurement errors in the detection of the Position data from the environment of the load frame result.

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.Another problem is that 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.

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.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.

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.According to the invention 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.

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.Because the position data of the environment of the load frame relative to the position data determined together with them the predetermined reflection edges on the load bearing frame are evaluated, 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.

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.So that the trained on the load-bearing frame and that Laser light reflecting back edges do not have the outer dimensions protruding from the load suspension frame are the Edges preferably in the form of paragraphs within recesses in the vertical outer surfaces of the Load suspension frame trained.

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.Load suspension frames for containers, so-called spreaders, 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. As part of the invention is therefore provided that in container cranes 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. In the case of longitudinal swings of the load suspension frame in 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. However, since the load is transported alongside longitudinal movements the load in the direction of transport also rotary movements Laser distance profile measuring devices can occur preferably at all outer corners of the load frame arranged.

Die Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte sind vorzugsweise in Hohlräumen des Lastaufnahmerahmens angeordnet, die zur Aufnahme von Betätigungseinrichtungen für Mittel zum Verriegeln der Last vorgesehen sind.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.

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. According to an advantageous development of the invention Arrangement is provided that 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. Hereby when 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. In this The devices for beam deflection are related preferably assigned signaling contacts, the deflections of the Detect devices from their stop positions. In In such a case, the measurement results of the assigned Laser distance profile meter ignored or suppressed to prevent incorrect measurements.

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.To prevent the load frame from colliding the devices for beam deflection with a collision object to be able to bring them into a protected position 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. In the simplest case, 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. Because the scanning area the laser distance profile measuring devices through the facilities is directed downward for beam deflection, points the collision monitoring device as an alternative or Complement to the laser range finder preferably Ultrasonic sensors are used to scan the environment of the load suspension frame in the area of its outer edges are arranged.

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.In order to transport the load and before placing it on the To be able to compensate for load swings, it is necessary the pendulum movement of the load in relation to the crane capture. For this purpose, 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. With 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. 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. At 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.

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.

To explain the invention, reference is made below to the figures of the drawing; show in detail:

FIG. 1: a container crane for transporting a load hanging on a load-bearing frame with a line camera arranged on the container crane and with laser distance profile measuring devices on the load-bearing frame,
FIG 2: a plan view of the load suspension frame,
FIG 3: 1 shows a schematic block diagram of the line scan camera,
FIG 4: an embodiment of the arrangement of the laser distance profile measuring devices together with a device for beam deflection in the area of a corner of the load-bearing frame and
FIG 5: the block diagram of a control structure for the container crane.

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.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. By starting and braking the trolley 1 but also due to external interference, such as B. wind forces, the load 6 in a pendulum motion be transferred. In the following it is assumed that the oscillations of the load are essentially in Travel direction x of trolley 1 take place, in addition load 6 can still oscillate.

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.To be able to measure the pendulum motion of the load 6, is on 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. Like the top view on shows the load-bearing frame 5 in FIG. 2, there is the marking 11 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. This ensures that the light emitted by the headlight 15 from the reflective surface 11 in the headlight 12 directly neighboring line camera 13 is reflected, and regardless of the amount of the pendulum deflection the load 6 in the x direction. 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.

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.As FIG 3 shows, 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. With the help of 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.

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.When arranging the line camera 13, it was assumed that that load oscillations mainly in the direction of travel x the trolley 1. Possible commuting too transversely to this can be another, here Line camera, not shown, are provided, the image sensor line is aligned in the z direction. The measurement of 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.

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.As 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. In the area of the outer edges of the load frame 5 are 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. 21, generated and deflected in the predetermined angular range Laser beam 25 downward on the load-bearing frame 5 and the attached load 6 deflected past and thereby the environment of the load suspension frame 5 and the load 6 in a perpendicular to the course of the associated Outer edge of the load frame 5 opened scanning angle range 30 scans. 1 are those Positions to which the deflected in the scanning angle range 30 Laser beam 25 strikes through a thicker line width highlighted. By evaluating the term of the Laser light and the current beam angle of the laser beam 25 can for each point on the Laser beam 25 strikes, whose position coordinates in the horizontal x direction and the vertical y direction become.

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. 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. As FIG 2 shows, these are two laser distance profile measuring devices 21 and 24 at a corner, and thus offset in the z-direction, arranged so that it is possible is, in addition to pendulum movements in the x direction, also rotary oscillations to measure the load 6, which are expressed in that with the laser distance profile measuring devices 21 and 24 measured x-coordinates of distinctive points in the area change the load 6 differently in time. Preferably is, however, as shown in FIG 2, at each corner of the Load suspension frame 5 each have a laser range finder 21 to 24 arranged.

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.While the load 6 is approaching the target container 7 over this in the x direction, capture the two laser range finders 22 and 24 initially the designated with 33 outer edge of the target container 7 in Area of his corner fittings 34 and 35. Later when the load 6 is partly directly above the target container 7, becomes the outer edge 34 in the area of the corner fittings 37 and 38 of the two laser distance profile measuring devices 22 and 24 detected. The moment when the load 6 over the container 7 is transported away, 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 through the laser range finders 21 and 23 is detected. 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.

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.Because, for example, due to wind forces, there are also oscillations the load 6 transversely to the transport direction x, that is to say in the z direction, 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.

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.4 shows an example of the arrangement of the laser distance profile measuring devices, here the device 21, on the outer Corners of the load frame 5. 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. On the protective housing 45 is a Beam guide tube 46 for the from the laser range finder 21 generated laser beam 25 attached, which in one provided with bevels 47, preferably conical Tip 48 ends. In the area of this tip 48 is the Device 26 for beam deflection, for example a deflection mirror or a deflecting prism, in a fixed angular position arranged. 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. In the event that there is a collision between the load frame 5 and any one Collision object, e.g. B. the container 9 in FIG 1 come should, 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. Because of the ramp 47 the device is moved back 26 for beam deflection regardless of whether the collision with an up or down movement of the load frame in the y direction or due to movement or pendulum movements of the load-bearing frame 5 in the x direction. There with the embodiment shown, 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. However, 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. in the Area of the stop position of the beam guide tube 46 is 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.

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.On its outside 41, 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. So if the 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. In addition comes that by the 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.

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.As already mentioned, 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). As FIG 4 using the example of the device 26 for beam deflection, 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 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_i und y_i 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 x_z, y_z 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.5 shows the block diagram of a control structure for the container crane. The laser distance profile measuring devices, of which only the devices 21 and 22 are shown here, are connected to a common device 58 for data preprocessing, which results from the sample values obtained within the scanning angle ranges 30 from the values in the vicinity of the load-bearing frame 5 with the load 6 held thereon the coordinates x _i and y _{i of} all detected edges i = 1, ..., n of the scanning areas highlighted in FIG. 1 by thicker lines are determined. From these edge coordinates determined in the coordinate system of the load-bearing frame 5 defined by the edges 54 (FIG. 4), 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. In addition to these position coordinates, the angles of rotation of the load-bearing frame 5 with the load 6 relative to the target container 7 are also calculated. Finally, the coordinates of possible collision objects on both sides of the target container 7 are determined. To supplement the collision monitoring by the laser distance profile measuring devices 21 and 22, the ultrasonic sensors 56 are connected directly to the control unit 59. As has already been explained with reference to FIG. 4, 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.

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 x_s, y_s des Lastaufnahmerahmens 5 und in Lastkoordinaten x_c, y_c 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.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. To convert these position coordinates into crane-related or land-related coordinates, 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.

Die auf diese Weise erhaltenen aktuellen Positionskoordinaten x_s, y_s des Lastaufnahmerahmens 5 bzw. x_c, y_c der Last 6 und x_z, y_z 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.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. This leads depending on the coordinate values and driving data communicated by it, such as. B. current speed and acceleration values of the trolley 1 and the lifting winches 3, a time-optimal and oscillations of the load 6 damping control of the drive 63 for the trolley 1 and the drive 65 for the lifting winches 3 by. In this case, the position values of the load 6 or the load-bearing frame 5 supplied by the line camera 13 and the angle stepper 20 for 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 thereto the target container 7 used for fine positioning of the load-bearing frame 5 or the load 6.

Claims

Arrangement for positioning the load in cranes, having a spreader (5) for transporting a load (6) on the underside of the spreader (5) said load being lockable to the latter, with laser distance profile measuring devices (21 to 24), which are arranged on the spreader (5), at least one of the laser distance profile measuring devices (21 to 24) being assigned in each case to the outer edges (35, 36) of the spreader (5) running transversely to the direction of transport (x), with devices (26 to 29) for beam deflection, which are individually arranged in the light path (25) of each laser distance profile measuring device (e.g. 21) in the region of the assigned outer edge (35) of the spreader (5) so that a laser beam (25) generated by each of the individual laser distance profile measuring devices (e.g. 21) within a scanning angle range scans in a downward direction the surroundings of the spreader (5) and, where applicable, the load (6) suspended thereon, in an open angular range (30) which is perpendicular to the path of the assigned outer edge (35), and with an evaluation device (59) connected to the laser distance profile measuring devices (21 to 24) for determining position data of the surroundings of the spreader (5) and of the load (6) from the laser light reflected from the environment to the laser distance profile measuring devices (21 to 24),
characterised in that
edges (54) reflecting the laser light are formed at predetermined positions on the spreader (5), which lie within the scanning angle ranges (30) of the laser beams, and that the evaluation device (59) evaluates the position data of the surroundings of the spreader (5) relative to the position data determined for the edges (54).
Arrangement according to Claim 1, characterised in that the edges (54) reflecting the laser light are constructed in the form of shoulders within recesses (55) in the perpendicular outer faces (41) of the spreader (5).
Arrangement according to Claim 1 or 2, characterised in that in the case of container cranes the laser distance profile measuring devices (21 to 24) are arranged at at least two, preferably all outer corners of the spreader (5), so that when the spreader is lowered with positional accuracy onto a target container (7) its corner fittings (34) are located in the scanning angle ranges (30) of the laser distance profile measuring devices.
Arrangement according to Claim 3, characterised in that the laser distance profile measuring devices (e.g. 21) are arranged in hollow spaces (44) of the spreader (5), which are provided for accommodating actuating devices (43) for means (42) for locking the load (6).
Arrangement according to one of the preceding Claims, characterised in that each of the devices (26 to 29) for beam deflection is retained by the force of a spring (51) in a stop position in which the devices (26 to 29) project beyond the outer edges (35, 36) of the spreader (5) which are assigned to them, that each of the devices (26 to 29) for beam deflection can be displaced from its stop position against the force of the spring (51), and that the devices (26 to 29) for beam deflection are provided with bevels (47) in their regions which project beyond the outer edges (35, 36).
Arrangement according to Claim 5, characterised in that signal contacts (52) are assigned to the devices (26 to 29) for beam deflection, which detect the displacements of the devices (26 to 29) from their stop positions.
Arrangement according to Claim 5 or 6, characterised by a collision monitoring device (56) which scans the surroundings of the spreader, and actuating devices (57) for automatically displacing the devices (26 to 29) for beam deflection in relation to an output signal from the collision monitoring device.
Arrangement according to Claim 7, characterised in that the laser distance profile measuring devices (21 to 24) along with the downstream evaluation device (59), are constituent parts of the collision monitoring device.
Arrangement according to Claim 7 or 8, characterised in that the collision monitoring device has ultrasonic sensors (50), which, for scanning the surroundings of the spreader (5), are arranged in the region of its outer edges (35, 36, 39, 40).
Arrangement according to one of the preceding Claims, characterised in that for detecting load oscillations a marker (11) with a reflecting area is arranged on the spreader (5), that a lighting device (12) directed towards the marker is arranged on the crane, that furthermore a line camera (13) likewise directed towards the marker (11) and with an image sensor array (16) aligned along the direction of transportation (x) is arranged on the crane, and that a signal evaluation unit (19) which generates an output signal (A) corresponding to the instantaneous position of the marker (11), is arranged downstream of the line camera (13).
Arrangement according to Claim 10, characterised in that a measuring device (20) is provided for determining the respective pendulum length, and that the measuring signal of the measuring device (20) is evaluated in the signal evaluation unit (19) together with the signal of the image sensor array (16) for determining the instantaneous load position.