EP2193334A1 - Verfahren zur kalibrierung einer sensoranordnung und sensoranordnung - Google Patents

Verfahren zur kalibrierung einer sensoranordnung und sensoranordnung

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Publication number
EP2193334A1
EP2193334A1 EP08804729A EP08804729A EP2193334A1 EP 2193334 A1 EP2193334 A1 EP 2193334A1 EP 08804729 A EP08804729 A EP 08804729A EP 08804729 A EP08804729 A EP 08804729A EP 2193334 A1 EP2193334 A1 EP 2193334A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coordinate system
sensor
crane
coordinate
ground
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.)
Withdrawn
Application number
EP08804729A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wendelin Feiten
Gisbert Lawitzky
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2193334A1 publication Critical patent/EP2193334A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/86—Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/87—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating

Definitions

  • a sensor assembly for example mounted on a crane, is used to measure (or estimate) the position and attitude of moving objects, such as the crane itself or a cargo, e.g. a container.
  • Other uses include the measurement of the position and position of a vehicle or a movable component of the crane itself into consideration.
  • the crane may be, for example, a loading crane.
  • Loading cranes are used at freight transhipment points, warehouses, in assembly halls and shipyards as well as in track construction.
  • the floor is inclined relative to the loading crane, so that water can drain.
  • tracks for trucks are marked on the ground under the loading crane.
  • a loading crane is a gantry crane. This spans a loading and working area like a portal. As a rule, its sidewalls with wheels run on two parallel rails. On the crane bridge, the horizontal part of the gantry crane, a trolley moves with a hoist.
  • a rail slewing crane can be mounted on the crane bridge.
  • gantry crane a gantry crane, a gantry crane, a gantry crane and a gantry crane are also possible.
  • Moving parts of a crane are z.
  • the trolley or the spreader - a hoist with which containers can be grabbed.
  • sensor array measurements serve as a basis to signal truck drivers where to stop them. Furthermore, due to such measurements, the crane itself can be controlled.
  • the sensor arrangement may, for example, be composed of one or more of the following elements: a 3D laser scanner, a pivotable 2D laser scanner or a video camera.
  • the elements of the sensor arrangement are usually mounted in such a way in the structure of the crane that - in the case of a gantry crane - several tracks for trucks or railroad railroad tracks are covered.
  • the sensor coordinate system of one or more laser scanners installed in the sensor arrangement,
  • the camera coordinate system of one or more cameras provided that they are installed in the frame of the sensor arrangement,
  • the calibration is achieved in the prior art, for example, in that a specially prepared and prepared for this purpose calibration body is placed on the ground in the area of the crane and measured manually with respect to the crane or the crane coordinate system by a surveyor.
  • lanes can be measured manually with respect to the crane or to the calibration body.
  • the sensor arrangement subsequently detects the calibration body, from which coordinate transformations between the sensor coordinate system and the other coordinate systems can be obtained.
  • the disadvantage here is that the ongoing operation of the crane for calibration longer time must be interrupted.
  • structuring features can be found in the surroundings of the loading crane system, which can only be detected optically.
  • An example of this is ground markings painted on the ground indicating the location of the lanes.
  • Loading crane system is a specific calibration of the sensor arrangement for the respective workflows desirable. Even a manual measurement of the lane markers means additional effort here.
  • a first sensor and a second sensor are mounted on a carrier, whereby the sensor assembly is formed. Subsequently, a coordinate transformation between a first coordinate system of the first sensor and a second coordinate system of the second sensor is determined. In a third step, the sensor assembly is mounted on a site. Finally, the sensor arrangement is calibrated in relation to an environment at the place of use, wherein the determined coordinate transformation between the first coordinate system and the second coordinate system is used.
  • the sensor arrangement has a carrier on which a first sensor with a first coordinate system and a second sensor with a second coordinate system are mounted.
  • the sensor arrangement has a computing unit on which a coordinate transformation between the first coordinate system and the second coordinate system is stored.
  • the sensor assembly thus formed can already be calibrated during manufacture. As a result, a pre-calibrated multi-sensor system is formed. This considerably simplifies later calibration at the place of use.
  • the calibration of the sensor arrangement thus takes place in two steps:
  • the coordinate systems of the sensors contained in the sensor assembly are calibrated to each other in the factory. This can be done, for example, with reference to each other calibrated calibration and calibration.
  • the upstream calibration is done in relation to the new environment. This makes the procedure for calibration particularly robust and accurate.
  • the ongoing operation at the site is less disturbed by the switching on of the sensor arrangement.
  • the upstream calibration it is possible by the upstream calibration to include a video camera in the sensor array, as this does not have to be recalibrated after installation at the site.
  • the use of a video camera supports the modeling of other aspects of the respective application, such as persons, previously unmodeled vehicles or freights.
  • the sensor arrangement is mounted on an object at the place of use and acquires measurement data of its surroundings.
  • the measured data identifies soil measurement data for parts of a soil underneath the object as well as object measurement data for parts of the object.
  • the object measurement data are used to determine a soil coordinate system from the soil measurement data.
  • a coordinate transformation between the first coordinate system and the ground coordinate system is calculated.
  • the sensor array is calibrated relative to the field environment using the coordinate transformation between the first coordinate system and the second coordinate system and the coordinate transformation between the first coordinate system and the ground coordinate system.
  • this is set up for mounting on an object. It has an arithmetic unit, which is set up for the identification of soil measurement data for parts of a soil under the object as well as object measurement data for parts of the object in the measurement data.
  • the arithmetic unit is further configured to determine a ground coordinate system from the ground measurement data using the object measurement data, to calculate a coordinate transformation between the first coordinate system and the ground coordinate system, and to calibrate the sensor array based on the coordinate transformation between the first coordinate system and the second coordinate system and the coordinate transformation between the first coordinate system and the ground coordinate system.
  • the refinements have the advantage that it is possible to dispense with a separate calibration body for calibrating the sensor arrangement. This saves costs. Furthermore, eliminates the burden of creating, interim storage, placement and clearing the calibration. The connection of the sensor arrangement thus requires less effort and causes a lower disturbance of the current operation.
  • the object is a crane, in particular a loading crane, gantry crane, bridge crane, semi-portal crane, gantry crane or portal crane, or any movable or static object on which the sensor arrangement can be mounted.
  • a gantry crane offers the advantage that its pronounced symmetry properties can be used for the calibration.
  • the sensor arrangement comprises one or more pivotable 2D laser scanners.
  • the use of a tiltable 2D laser scanner offers the advantage of its large field of view that in addition to vehicles in the working area of the crane, large parts of the supporting structure of the crane itself can be detected.
  • the sensor arrangement comprises a camera, for example a video camera. This has the advantage that on the ground mounted lane markers can be detected by the camera and included in the calibration.
  • the parts of the object are side walls of a gantry crane. This offers the advantage that the orientation of these side walls can be used to determine the object coordinate system.
  • FIG. 2 shows distance measurement data of the sensor arrangement
  • FIG. 3 shows a crane coordinate system, a sensor coordinate system and a ground coordinate system
  • FIG. 4 is a flowchart of the method
  • Figure 5 shows a sensor arrangement in which a plurality of sensors are pre-mounted on a support.
  • Figure 1 shows a crane 10.
  • a sensor assembly 11 On the crane 10, a sensor assembly 11 is mounted, which consists of two elements in the case shown in Figure 1.
  • a cargo 12 such as a container on a truck, which is detected by the sensor assembly 11.
  • wheels 14 Also seen in Figure 1 are wheels 14 with which the crane 10 can be moved on rails.
  • a floor 15 under the crane 10 is inclined, so that water can flow away.
  • lane markers 13 are attached, which mark tracks for vehicles.
  • FIG. 2 shows measurement data of the sensor arrangement 11, in this case distance measurement data of a laser scanner.
  • ground measurement data 21 of parts of the floor 15 under the crane 10 and crane measurement data 22 of parts of the crane 10 can be identified. This allows a geometric measurement of the crane and its working space.
  • the measurement data can be obtained, for example, by pivoting a 2D laser scanner over the parts of the crane 10 and the parts of the floor 15.
  • the crane measurement data 22 are here as rectangles in 3D out-segmented side walls of the crane 10. Measured data 21 are accordingly outsourced ground points. Of these, only a subset may need to be used to achieve sufficient accuracy; This saves computing time and storage requirements.
  • FIG. 3 again shows the crane 10, its wheels 14, the sensor arrangement 11 as well as the floor 15 and the lane markings 13. Additionally shown are a ground coordinate system 16, a crane coordinate system 17 and a sensor coordinate system 18 of the sensor arrangement 11.
  • FIG. 4 shows a flowchart for calibrating the sensor arrangement 11.
  • the sensor arrangement 11 acquires measurement data of its surroundings as shown in FIG. These are distance measurement data.
  • the ground measurement data 21 shown in FIG. 2 and the crane measurement data 22 are identified in the measurement data. This can be done computer-aided using plan drawings, which are accurate enough with respect to the mounting position of the sensor assembly 11 and its elements and other elements of the crane 10.
  • the measurement data are given here as 3D measurement points, which are all initially present in the sensor coordinate system 18 of the sensor arrangement 11.
  • a third step 3 the crane measurement data 22 are used to determine a ground coordinate system 16 from the ground measurement data 21.
  • a coordinate transformation between a sensor coordinate system 18 of the sensor arrangement and the ground coordinate system 16 is calculated, by means of which the sensor arrangement 11 is calibrated.
  • the method for calibrating the sensor arrangement 11 uses symmetries, such as surface symmetries or translation symmetries in three-dimensional space.
  • symmetries such as surface symmetries or translation symmetries in three-dimensional space.
  • the crane 10 on - especially in the design as a gantry crane.
  • the symmetries are extracted from the crane measurement data 22 and possibly the ground measurement data 21.
  • a surface of 3D measurement points represented by the crane measurement data 22 has a normal vector that can be used as the y direction vector of the crane coordinate system 17.
  • the x-direction vector of the ground coordinate system 16 can be selected to be identical to the x-direction vector of the crane coordinate system 17.
  • This x-direction vector is both parallel to the ground 15 and parallel to a surface represented by the crane measurement data 22. This becomes clear with the example of the gantry crane. As it travels on rails, they run parallel to the ground as well as parallel to the inner walls of the gantry crane. The x-direction vector of both the ground coordinate system 16 and the crane coordinate system 17 can thus be selected parallel to the rails.
  • the x-direction vector is perpendicular both to the normal vector of the area of 3-D measurement points represented by the ground measurement data 21 and to the normal vector of the area of 3-D measurement points represented by the crane measurement data 22.
  • these coordinate systems can be successively developed.
  • the algorithm calculates the crane coordinate system 17, which is used for the derivation of the ground coordinate system 16.
  • 3D measurement points are identified as crane measurement data that belong to the sidewall (the so-called "sill bar"), on the one hand 3D measurement points belonging to the seaward side wall and, on the other hand, 3D measurement points that belong to the landside side wall.
  • the sidewall the so-called "sill bar”
  • 3D measurement points belonging to the seaward side wall the 3D measurement points belonging to the seaward side wall
  • 3D measurement points that belong to the landside side wall 3D measurement points that belong to the landside side wall.
  • a normal vector is formed on the 3D measurement points in the ground measurement data 21 and selected as z direction vector of the ground coordinate system 16.
  • the x direction vector of both the ground coordinate system 16 and the crane coordinate system 17 is obtained from the cross product of the y direction vector of the crane coordinate system 17 and the z direction vector of the ground coordinate system 16.
  • the z direction vector of the crane coordinate system is calculated from the cross product of the x direction vector and the y direction vector of the crane coordinate system 17. Accordingly, the y-direction vector of the ground coordinate system 16 results from the cross product of the z-direction vector and the x-direction vector of the ground coordinate system 16.
  • the center between the base points of the normal vectors formed from the crane measurement data 22 is first selected. Subsequently, the 3D measurement points in the crane measurement data 22, which belong to the seaward side wall and the side wall on the landside, are transformed into the crane coordinate system 17. In the course of this, their expansion into x-
  • the center of gravity of the 3D measurement points in the ground measurement data 21 is first determined. Subsequently, the z-axis of the crane coordinate system 17 is cut with the plane formed by the 3D measurement points in the ground measurement data 21. The intersection chosen as the origin of the ground coordinate system 16.
  • Tracks on which the wheels 14 of the crane 10 run are measured.
  • the position of the center between the tracks relative to the sensor arrangement 11 results from the previously determined coordinate systems.
  • FIG. 5 shows a crane 10 which can be moved on wheels 14 via a floor 15. On the floor lane markers 13 are located. Furthermore, two sensor arrangements 11 are shown in FIG. The left sensor assembly 11 is shown enlarged within the dashed circle. The sensor arrangements 11 have a sensor coordinate system 18. The sensor arrangement 11 shown enlarged consists of a carrier 30, on which a first Sensor 32 and a second sensor 35 are mounted. The first sensor 32 is mounted via a rotary drive 31 on the carrier 30, whereby the first sensor 32 is pivotally mounted. Furthermore, the first sensor 32 has a first coordinate system 181 and the second sensor has a second coordinate system 182. In the following, it is assumed that the sensor coordinate system 18 coincides with the first coordinate system 181.
  • the first sensor 32 is a 2D laser scanner, for example, which can be pivoted via the rotary drive 31 and used to record a two-dimensional environment image.
  • the second sensor 35 is approximately a camera, e.g. a video camera.
  • the video camera is particularly suitable for detecting the lane markers 13 on the floor 15 under the crane 10.
  • the carrier 30 may for example be designed as a mounting frame.
  • the first sensor 32 and the second sensor 35 are mounted on the carrier 30, whereby the sensor assembly 11 is formed. Subsequently, a coordinate transformation between the first coordinate system 181 of the first sensor 32 and the second coordinate system 182 of the second sensor 35 is determined. This can be done, for example, with reference to each other calibrated calibration and calibration.
  • the sensor assembly 11 or the carrier 30 is mounted on the site, such as the crane bridge.
  • the sensor arrangement 11 is calibrated in relation to its surroundings at the place of use according to the method described above, wherein the determined coordinate transformation between the first coordinate system 181 and the second coordinate system 182 is used.
  • the visible in the video image of the video camera lane markers 13 with be known methods of image processing are extracted, which are initially present in the second coordinate system 182.
  • the position of the lane markers 13 in the first coordinate system 181 can be determined. Although no distance information is included in the video image. However, these can be determined by the boundary condition that the lane markings 13 must lie in the plane of the floor 15 spanned by the x and y direction vector of the ground coordinate system 16. Since the coordinate transformation between the sensor coordinate system 18 (identical to the first coordinate system 181 above) and the ground coordinate system 16 has previously been determined, the position of the lane markers 13 in the first coordinate system 181 can be calculated herewith.
  • the lanes can be detected automatically under the crane system and included in an environmental model of the crane system.
  • an environment model allows modeling and control of the plant.
  • the position of the lane markings 13 or of the lanes is thus also determined computer-aided.

Landscapes

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Abstract

Unterschiedliche Sensoren wie etwa Laserscanner (32) und Videokameras (35) werden vorab auf einem gemeinsamen Träger (30) fest montiert und zueinander kalibriert. Dies vereinfacht die spätere Kalibrierung des so gebildeten Multi-Sensorsystems (11) am Einsatzort erheblich. Die Einbindung einer Videokamera, die auf diese Weise vorkalibriert wird, ermöglicht beim Einsatz einer Ladekrananlage (10) die automatische, rechnergestützte Extraktion der Lage der Fahrspuren aus dem Videobild der Videokamera. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit manuell platzierter Kalibrierkörper. Dies verringert Störungen des laufenden Betriebs bei der Aufschaltung des Multi-Sensorsystems.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Kalibrierung einer Sensoranordnung und Sensoranordnung
Eine Sensoranordnung, welche beispielsweise auf einem Kran montiert ist, dient zur Messung (bzw. Schätzung) der Position und Lage beweglicher Objekte, wie etwa des Krans selbst oder einer Fracht, z.B. eines Containers. Als weitere Verwendungen kommen etwa die Messung der Position und Lage eines Fahrzeugs oder eines beweglichen Bauteils des Krans selbst in Betracht.
Bei dem Kran kann es sich beispielsweise um einen Ladekran handeln. Ladekrane werden auf Güterumschlagplätzen, Lager- platzen, in Montagehallen und Werften sowie beim Gleisbau eingesetzt. Bei einem Ladekran für Kraftfahrzeuge ist der Boden gegenüber dem Ladekran geneigt, damit Wasser abfließen kann. Weiterhin sind auf dem Boden unter dem Ladekran Spuren für Lastwagen markiert.
Eine Ausführung eines Ladekrans ist ein Portalkran. Dieser überspannt einen Lade- und Arbeitsbereich wie ein Portal. In der Regel laufen seine Seitenwände mit Rädern auf zwei parallelen Schienen. Auf der Kranbrücke, dem horizontalen Teil des Portalkrans, bewegt sich eine Laufkatze mit einem Hubwerk.
Alternativ kann auch ein Schienendrehkran auf der Kranbrücke montiert sein.
Weiterhin kommen als Ladekran auch ein Brückenkran, ein HaIb- portalkran, ein Bockkran sowie ein Portaldrehkran in Betracht .
Bewegliche Teile eines Krans sind z. B. die Laufkatze oder der Spreader - ein Hebezeug, mit dem Container ergriffen wer- den können.
Im Kontext eines Ladekrans dienen die Messungen der Sensoranordnung als Grundlage, um LKW-Fahrern zu signalisieren, wo sie anzuhalten haben. Weiterhin kann aufgrund solcher Messungen der Kran selbst gesteuert werden.
Die Sensoranordnung kann beispielsweise aus einem oder mehre- ren der folgenden Elemente zusammengesetzt sein: einem 3D- Laserscanner, einem schwenkbaren 2D-Laserscanner oder einer Videokamera. Die Elemente der Sensoranordnung werden üblicherweise derart im Tragwerk des Krans angebracht, dass - im Falle eines Portalkrans - mehrere Spuren für LKW oder Gleise für Eisenbahnwaggons überstrichen werden.
Damit die Sensoranordnung in der beschriebenen Weise verwendet werden kann, ist es erforderlich, sie zu kalibrieren. Das bedeutet, dass die folgenden Koordinatensysteme zueinander in Beziehung gesetzt werden müssen:
- Das Sensor-Koordinatensystem eines oder mehrerer Laserscanner, die in der Sensoranordnung verbaut sind,
- das Kamera-Koordinatensystem einer oder mehrerer Kameras, sofern diese im Rahmen der Sensoranordnung verbaut sind,
- das Kran-Koordinatensystem des Krans, bezüglich dem z.B. Laufkatze und Spreader lokalisiert werden,
- das Boden-Koordinatensystem, bezüglich dessen ggf. Spuren für Lastwagen oder Gleise für Eisenbahnwaggons gegeben sind, welche beladen und entladen werden.
Die Kalibrierung wird im Stand der Technik beispielsweise dadurch gelöst, dass ein speziell zu diesem Zweck angefertigter und bereitgehaltener Kalibrierkörper auf den Boden im Bereich des Krans gestellt und in Bezug auf den Kran bzw. das Kran- Koordinatensystem durch einen Vermessungsingenieur manuell vermessen wird. Zusätzlich können Fahrspuren manuell in Bezug auf den Kran oder auf den Kalibrierkörper vermessen werden. Die Sensoranordnung erfasst anschließend den Kalibrierkörper, woraus sich Koordinatentransformationen zwischen dem Sensor- Koordinatensystem und den übrigen Koordinatensystemen erschließen lassen. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, dass der laufende Betrieb des Krans für die Kalibrierung längere Zeit unterbrochen werden muss.
Häufig finden sich in der Umgebung der Ladekrananlage Struk- turierungsmerkmale, welche lediglich optisch erfasst werden können. Ein Beispiel hierfür sind auf den Boden aufgemalte Spurmarkierungen, welche die Lage der Fahrspuren anzeigen. Bei Einbindung eines optischen Sensors (etwa einer Kamera) in die Sensoranordnung muss eine Koordinatentransformation zwi- sehen dem Kamera-Koordinatensystem und den übrigen Koordinatensystemen bestimmt werden.
Dies wird in den beschriebenen Anwendungen in großen Krananlagen durch deren große Abmessungen und nicht standardisier- ten visuellen Merkmale erschwert. So können beispielsweise die Spurmarkierungen unterschiedlich ausfallen. Deshalb ist es im Stand der Technik erforderlich, weitere, in ihren optischen und geometrischen Merkmalen genau definierte Kalibrierkörper in die Anlage einzubringen, um anhand dieser die Ka- librierung vorzunehmen. Im Kontext der Automatisierung der
Ladekrananlage ist eine spezifische Kalibrierung der Sensoranordnung für die jeweiligen Arbeitsabläufe wünschenswert. Auch eine manuelle Vermessung der Spurmarkierungen bedeutet hier zusätzlichen Aufwand.
Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren zur Kalibrierung einer Sensoranordnung und eine Sensoranordnung anzugeben, welche die Kalibrierung der Sensoranordnung am Einsatzort vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Kalibrierung einer Sensoranordnung und die Sensoranordnung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Bei dem Verfahren zur Kalibrierung einer Sensoranordnung werden folgende Schritte ausgeführt: Zuerst werden ein erster Sensor und ein zweiter Sensor auf einem Träger montiert, wodurch die Sensoranordnung gebildet wird. Anschließend wird eine Koordinatentransformation zwischen einem ersten Koordinatensystem des ersten Sensors und einem zweiten Koordinatensystem des zweiten Sensors ermittelt. In einem dritten Schritt wird die Sensoranordnung an einem Einsatzort montiert. Abschließend wird die Sensoranordnung in Relation zu einer Umgebung am Einsatzort kalibriert, wobei die ermittelte Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem verwendet wird.
Die Sensoranordnung weist einen Träger auf, an dem ein erster Sensor mit einem ersten Koordinatensystem und ein zweiter Sensor mit einem zweiten Koordinatensystem montiert sind.
Weiterhin weist die Sensoranordnung eine Recheneinheit auf, auf der eine Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem gespeichert ist.
Indem der erste und zweite Sensor vorab auf einem gemeinsamen Träger montiert werden, kann die so gebildete Sensoranordnung bereits in der Fertigung kalibriert werden. Hierdurch wird ein vorkalibriertes Multi-Sensorsystem gebildet. Dies verein- facht die spätere Kalibrierung am Einsatzort erheblich.
Die Kalibrierung der Sensoranordnung erfolgt somit in zwei Schritten :
1. Zunächst werden im Werk die Koordinatensysteme der in der Sensoranordnung enthaltenen Sensoren zueinander kalibriert. Dies kann beispielsweise mit zueinander referenzierten Kalibrierkörpern und Kalibriermustern erfolgen.
2. Nach der Montage der Sensoranordnung am Einsatzort erfolgt die Kalibrierung in Relation zur neuen Umgebung. Hierdurch wird das Verfahren zur Kalibrierung besonders robust und genau. Der laufende Betrieb am Einsatzort wird durch das Aufschalten der Sensoranordnung weniger gestört. Weiterhin wird es durch die vorgeschaltete Kalibrierung möglich, auch eine Videokamera in die Sensoranordnung einzubinden, da diese nach dem Einbau am Einsatzort nicht mehr aufwändig nachkalibriert werden muss. Der Einsatz einer Videokamera unterstützt die Modellierung weiterer Aspekte des jeweiligen Einsatzbereichs wie etwa Personen, bisher nicht modellierte Fahrzeuge oder Frachten.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Sensoranordnung am Einsatzort an einem Objekt montiert und erfasst Messdaten ihrer Umgebung. In den Messdaten werden Boden-Messdaten für Teile eines Bodens unter dem Objekt sowie Objekt-Messdaten für Teile des Objekts identifiziert. Die Objekt-Messdaten werden genutzt, um aus den Boden-Messdaten ein Boden- Koordinatensystem zu ermitteln. Eine Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem Boden- Koordinatensystem wird berechnet. Die Sensoranordnung wird in Relation zu der Umgebung am Einsatzort kalibriert, wobei die Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem und die Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem Boden-Koordinatensystem verwendet wird.
In einer Weiterbildung der Sensoranordnung ist diese zur Montage an einem Objekt eingerichtet. Sie weist eine Recheneinheit auf, welche zur Identifikation von Boden-Messdaten für Teile eines Bodens unter dem Objekt sowie Objekt-Messdaten für Teile des Objekts in den Messdaten eingerichtet ist. Die Recheneinheit ist weiterhin eingerichtet zur Ermittlung eines Boden-Koordinatensystems aus den Boden-Messdaten unter Nutzung der Objekt-Messdaten, zur Berechnung einer Koordinaten- transformation zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem Boden-Koordinatensystem, sowie zur Kalibrierung der Sensoranordnung auf Grundlage der Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensys- tem und der Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem Boden-Koordinatensystem.
Die Weiterbildungen bieten den Vorteil, dass auf einen geson- derten Kalibrierkörper zur Kalibrierung der Sensoranordnung verzichtet werden kann. Hierdurch werden Kosten eingespart. Weiterhin entfällt der Aufwand für das Erstellen, Zwischenlagern, Platzieren und Wegräumen des Kalibrierkörpers. Die Aufschaltung der Sensoranordnung erfordert somit weniger Aufwand und verursacht eine geringere Störung des laufenden Betriebs.
Gemäß einer Weiterbildung ist das Objekt ein Kran, insbesondere ein Ladekran, Portalkran, Brückenkran, Halbportalkran, Bockkran oder Portaldrehkran, oder ein beliebiges bewegliches oder statisches Objekt, auf welchem die Sensoranordnung montierbar ist. Ein Portalkran bietet den Vorteil, dass seine ausgeprägten Symmetrieeigenschaften für die Kalibrierung genutzt werden können.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Sensoranordnung einen oder mehrere schwenkbare 2D-Laserscanner . Die Verwendung eines schwenkbaren 2D-Laserscanners bietet durch seinen großen Sichtbereich den Vorteil, dass neben Fahrzeugen im Arbeitsbereich des Krans auch große Teile der tragenden Struktur des Krans selbst erfasst werden können.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Sensoranordnung eine Kamera, etwa eine Videokamera. Dies bietet den Vorteil, dass auf dem Boden angebrachte Spurmarkierungen durch die Kamera erfasst und in die Kalibrierung einbezogen werden können.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Teile des Objekts Seitenwände eines Portalkrans. Dies bietet den Vorteil, dass die Orientierung dieser Seitenwände zur Ermittlung des Objekt- Koordinatensystems genutzt werden kann.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 Kran mit einer Sensoranordnung sowie einem Frachtgut unter dem Kran,
Figur 2 Entfernungs-Messdaten der Sensoranordnung,
Figur 3 ein Kran-Koordinatensystem, ein Sensor-Koordinatensystem sowie ein Boden-Koordinatensystem,
Figur 4 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens,
Figur 5 eine Sensoranordnung, bei der mehrere Sensoren auf einem Träger vormontiert sind.
Figur 1 zeigt einen Kran 10. An dem Kran 10 ist eine Sensoranordnung 11 angebracht, welche im in Figur 1 gezeigten Fall aus zwei Elementen besteht. Weiterhin gezeigt ist ein Frachtgut 12, beispielsweise ein Container auf einem LKW, welches durch die Sensoranordnung 11 erfasst wird. Ebenfalls in Figur 1 zu sehen sind Räder 14, mit denen der Kran 10 auf Schienen bewegt werden kann. Ein Boden 15 unter dem Kran 10 ist geneigt, so dass Wasser abfließen kann. Auf dem Boden 15 sind Spurmarkierungen 13 angebracht, welche Spuren für Fahrzeuge markieren .
Figur 2 zeigt Messdaten der Sensoranordnung 11, in diesem Fall Entfernungs-Messdaten eines Laserscanners. In den Messdaten lassen sich Boden-Messdaten 21 von Teilen des Bodens 15 unter dem Kran 10 sowie Kran-Messdaten 22 von Teilen des Krans 10 identifizieren. Dies ermöglicht eine geometrische Vermessung des Krans und seines Arbeitsraumes.
Die Messdaten können beispielsweise durch Schwenk eines 2D- Laserscanners über die Teile des Krans 10 und die Teile des Bodens 15 gewonnen werden.
Die Kran-Messdaten 22 sind hierbei als Rechtecke in 3D her- aussegmentierte Seitenwände des Krans 10. Bei den Boden- Messdaten 21 handelt es sich entsprechend um heraussegmen- tierte Bodenpunkte. Von diesen muss ggf. nur eine Teilmenge verwendet werden, um eine ausreichende Genauigkeit zu erreichen; dies spart Rechenzeit und Speicherbedarf.
Figur 3 zeigt erneut den Kran 10, seine Räder 14, die Sensoranordnung 11 sowie den Boden 15 und die Spurmarkierungen 13. Zusätzlich eingezeichnet sind ein Boden-Koordinatensystem 16, ein Kran-Koordinatensystem 17 sowie ein Sensor-Koordinaten- System 18 der Sensoranordnung 11.
Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Kalibrierung der Sensoranordnung 11. In einem ersten Schritt 1 erfasst die Sensoranordnung 11 Messdaten ihrer Umgebung wie in Figur 2 gezeigt. Hierbei handelt es sich um Entfernungs-Messdaten . In einem zweiten Schritt 2 werden in den Messdaten die in Figur 2 gezeigten Boden-Messdaten 21 sowie die Kran-Messdaten 22 identifiziert. Dies kann rechnergestützt unter Verwendung von Planzeichnungen erfolgen, welche bezüglich der Einbaulage der Sensoranordnung 11 bzw. ihrer Elemente sowie weiterer Elemente des Krans 10 genau genug sind. Die Messdaten sind hierbei als 3D-Messpunkte gegeben, welche zunächst alle im Sensor- Koordinatensystem 18 der Sensoranordnung 11 vorliegen.
In einem dritten Schritt 3 werden die Kran-Messdaten 22 genutzt, um aus den Boden-Messdaten 21 ein Boden-Koordinatensystem 16 zu ermitteln. In einem vierten Schritt 4 wird eine Koordinatentransformation zwischen einem Sensor-Koordinatensystem 18 der Sensoranordnung und dem Boden-Koordinatensystem 16 berechnet, anhand derer die Sensoranordnung 11 kalibriert wird.
Das Verfahren zur Kalibrierung der Sensoranordnung 11 nutzt Symmetrien, etwa Flächensymmetrien oder Translationssym- metrien im dreidimensionalen Raum. Solche Symmetrien weist der Kran 10 auf - insbesondere in der Ausgestaltung als Portalkran. Die Symmetrien werden hierbei aus den Kran-Messdaten 22 und ggf. den Boden-Messdaten 21 extrahiert. Hierbei liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine durch die Kran-Messdaten 22 repräsentierte Flache von 3D-Messpunkten einen Normalenvektor aufweist, der als y-Richtungsvektor des Kran-Koordinatensystems 17 verwendet werden kann. Weiterhin lasst sich die Tatsache nutzen, dass eine durch die Boden-Messdaten 21 repräsentierte Flache von 3D-Messpunkten einen Normalenvektor aufweist, der als z-Richtungsvektor des Boden-Koordinatensystems 16 gewählt werden kann. Überraschenderweise kann der x-Richtungsvektor des Boden-Koordinatensystems 16 identisch zum x-Richtungsvektor des Kran-Koordinatensystems 17 gewählt werden. Dieser x-Richtungsvektor ist sowohl parallel zum Boden 15 als auch parallel zu einer durch die Kran-Messdaten 22 repräsentierten Flache. Dies wird am Beispiel des Portalkrans deutlich. Da dieser auf Schienen fahrt, verlaufen diese so- wohl parallel zum Boden als auch parallel zu den Innenwanden des Portalkrans. Der x-Richtungsvektor sowohl des Boden- Koordinatensystems 16 als auch des Kran-Koordinatensystems 17 kann somit parallel zu den Schienen gewählt werden. Somit ist der x-Richtungsvektor sowohl zu dem Normalenvektor der durch die Boden-Messdaten 21 repräsentierten Flache von 3D-Mess- punkten als auch zu dem Normalenvektor der durch die Kran- Messdaten 22 repräsentierten Flache von 3D-Messpunkten senkrecht. Ausgehend hiervon lassen sich diese Koordinatensysteme sukzessive erschließen.
Im Folgenden wird ein hierzu geeigneter Algorithmus exemplarisch angegeben. Es sind beliebige andere Algorithmen möglich. Der Algorithmus berechnet hilfsweise das Kran-Koordinatensystem 17, welches für die Herleitung des Boden-Koordi- natensystems 16 verwendet wird.
Im Szenario eines Portalkrans in einem Hafen werden als Kran- Messdaten 22 3D-Messpunkte identifiziert, die zur Seitenwand (der so genannten "sill bar") gehören, und zwar einerseits 3D-Messpunkte, die zur seeseitigen Seitenwand gehören, sowie andererseits 3D-Messpunkte, die zur landseitigen Seitenwand gehören. Bei Portalkranen auf dem Festland kann eine beliebi- ge andere Charakterisierung der beiden Seiten des Portalkrans gewählt werden.
Eine Hauptachsentransformation (beschrieben in: Jonathon Shlens : "A Tutorial on Principal Component Analysis", erhältlich im Internet am 02.07.2007 unter http://www.snl.salk.edu/~shlens/pub/notes/pca.pdf) auf den 3D-Messpunkten der seeseitigen Seitenwand des Krans 10 sowie auf den 3D-Messpunkten der landseitigen Seitenwand des Krans 10 ermöglicht jeweils die Bildung eines Normalenvektors im Schwerpunkt der jeweiligen 3D-Messpunkte . Aus diesen beiden Normalenvektoren wird nun durch Mittelung der y-Richtungs- vektor des Kran-Koordinatensystems 17 gebildet. Hierbei wird als Konvention gewählt, dass der y-Richtungsvektor zur See- seite weist.
Ebenfalls durch Hauptachsentransformation wird auf den 3D- Messpunkten in den Boden-Messdaten 21 ein Normalenvektor gebildet und als z-Richtungsvektor des Boden-Koordinatensystems 16 gewählt.
Anschließend ergibt sich der x-Richtungsvektor sowohl des Boden-Koordinatensystems 16 als auch des Kran-Koordinatensystems 17 aus dem Kreuzprodukt des y-Richtungsvektors des Kran-Koordinatensystems 17 und des z-Richtungsvektors des Boden-Koordinatensystems 16.
Im nächsten Schritt wird der z-Richtungsvektor des Kran- Koordinatensystems aus dem Kreuzprodukt des x-Richtungs- vektors und des y-Richtungsvektors des Kran-Koordinatensystems 17 berechnet. Entsprechend ergibt sich der y- Richtungsvektor des Boden-Koordinatensystems 16 aus dem Kreuzprodukt des z-Richtungsvektors und des x-Richtungs- vektors des Boden-Koordinatensystems 16.
Als Ursprung des Kran-Koordinatensystems 17 wird zunächst die Mitte zwischen den Fußpunkten der aus den Kran-Messdaten 22 gebildeten Normalenvektoren gewählt. Anschließend werden die 3D-Messpunkte in den Kran-Messdaten 22, welche zur seeseitigen Seitenwand und zur landseitigen Seitenwand gehören, in das Kran-Koordinatensystem 17 trans- formiert. Im Zuge dessen wird auch ihre Ausdehnung in x-
Richtung als Minimum und Maximum bestimmt. Daraufhin wird das Kran-Koordinatensystem 17 in seiner x-Richtung so verschoben, dass sein Ursprung auf der Mitte zwischen dem ermittelten Minimum und Maximum liegt. Damit ist das Kran-Koordinatensystem 17 vollständig bestimmt.
Als Ursprung des Boden-Koordinatensystems 16 wird zunächst der Schwerpunkt der 3D-Messpunkte in den Boden-Messdaten 21 bestimmt. Anschließend wird die z-Achse des Kran-Koordinaten- Systems 17 mit der Ebene, welche durch die 3D-Messpunkte in den Boden-Messdaten 21 gebildet wird, geschnitten. Der Schnittpunkt als Ursprung des Boden-Koordinatensystems 16 gewählt .
Nun können Fahrspuren unter dem Kran 10 manuell zwischen
Gleisen, auf welchen die Räder 14 des Krans 10 laufen, vermessen werden. Die Lage der Mitte zwischen den Gleisen relativ zur Sensoranordnung 11 ergibt sich aus den zuvor ermittelten Koordinatensystemen.
Anhand der ermittelten Koordinatensysteme wird jeweils eine Koordinatentransformation zu dem Sensor-Koordinatensystem 18 der Sensoranordnung 11 errechnet. Mit dieser wird die Sensoranordnung 11 kalibriert.
Figur 5 zeigt einen Kran 10 welcher auf Rädern 14 über einen Boden 15 bewegt werden kann. Auf dem Boden sind Spurmarkierungen 13 eingezeichnet. Weiterhin sind in Figur 5 zwei Sensoranordnungen 11 gezeigt. Die linke Sensoranordnung 11 ist innerhalb der gestrichelten Kreislinie vergrößert dargestellt. Die Sensoranordnungen 11 verfügen über ein Sensor- Koordinatensystem 18. Die vergrößert dargestellte Sensoranordnung 11 besteht aus einem Träger 30, auf dem ein erster Sensor 32 sowie ein zweiter Sensor 35 montiert sind. Der erste Sensor 32 ist über einen Drehantrieb 31 an dem Träger 30 montiert, wodurch der erste Sensor 32 schwenkbar gelagert ist. Weiterhin verfügt der erste Sensor 32 über ein erstes Koordinatensystem 181 und der zweite Sensor über ein zweites Koordinatensystem 182. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass das Sensor-Koordinatensystem 18 mit dem ersten Koordinatensystem 181 übereinstimmt.
Im Kontext einer Krananlage handelt es sich bei dem ersten Sensor 32 beispielsweise um einen 2D-Laserscanner, welcher über den Drehantrieb 31 geschwenkt und zur Aufzeichnung eines zweidimensionalen Umgebungsbildes verwendet werden kann. Bei dem zweiten Sensor 35 handelt es sich etwa um eine Kamera, z.B. eine Videokamera. Die Videokamera eignet sich besonders zur Erkennung der Spurmarkierungen 13 auf dem Boden 15 unter dem Kran 10. Der Träger 30 kann beispielsweise als Montagegerüst ausgeführt sein.
Zuerst werden der erste Sensor 32 und der zweite Sensor 35 auf dem Träger 30 montiert, wodurch die Sensoranordnung 11 gebildet wird. Anschließend wird eine Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem 181 des ersten Sensors 32 und dem zweiten Koordinatensystem 182 des zweiten Sensors 35 ermittelt. Dies kann beispielsweise mit zueinander referenzierten Kalibrierkörpern und Kalibriermustern erfolgen .
In einem dritten Schritt wird die Sensoranordnung 11 bzw. der Träger 30 am Einsatzort, etwa der Kranbrücke, montiert. Abschließend wird die Sensoranordnung 11 in Relation zu ihrer Umgebung am Einsatzort nach dem oben beschriebenen Verfahren kalibriert, wobei die ermittelte Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem 181 und dem zweiten Ko- ordinatensystem 182 verwendet wird.
Zusätzlich zum oben beschriebenen Verfahren können nun die im Videobild der Videokamera sichtbaren Spurmarkierungen 13 mit bekannten Methoden der Bildverarbeitung extrahiert werden, welche zunächst im zweiten Koordinatensystem 182 vorliegen. Durch Anwendung der Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem 181 und dem zweiten Koordinatensys- tem 182 kann die Lage der Spurmarkierungen 13 im ersten Koordinatensystem 181 bestimmt werden. Zwar sind im Videobild keine Abstandsinformationen enthalten. Diese sind jedoch durch die Randbedingung ermittelbar, dass die Spurmarkierungen 13 in der durch den x- und y-Richtungsvektor des Boden- Koordinatensystems 16 aufgespannten Ebene des Bodens 15 liegen müssen. Da die Koordinatentransformation zwischen dem Sensor-Koordinatensystem 18 (gemäß obiger Annahme identisch mit dem ersten Koordinatensystem 181) und dem Boden-Koordinatensystem 16 zuvor ermittelt wurde, kann die Lage der Spur- markierungen 13 im ersten Koordinatensystem 181 hiermit berechnet werden.
Somit können in diesem Anwendungsfall die Fahrspuren unter der Krananlage automatisch erkannt und in ein Umgebungsmodell der Krananlage einbezogen werden. Ein solches Umgebungsmodell erlaubt die Modellierung und Steuerung der Anlage. Zusätzlich zur Lage der Koordinatensysteme wird somit auch die Lage der Spurmarkierungen 13 bzw. der Fahrspuren rechnergestützt ermittelt.
Erst die vorab im Werk vorgenommene Kalibrierung der Videokamera zu den im ersten Koordinatensystem 181 bzw. Sensor- Koordinatensystem 18 vorliegenden 3D-Messpunkten des Laserscanners erlaubt es, wie oben beschrieben am Einsatzort auto- matisch aus dem simultanen Bild der Videokamera die Lage der Spurmarkierungen 13 zu extrahieren.
Gleiches gilt für beliebige andere Einsatzgebiete der Sensoranordnung 11. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich auch in anderen Szenarien analog implementieren.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Kalibrierung einer Sensoranordnung (11) mit folgenden Schritten: - ein erster Sensor (32) und ein zweiter Sensor (35) werden auf einem Träger (30) montiert, wodurch die Sensoranordnung (11) gebildet wird, eine Koordinatentransformation zwischen einem ersten Koordinatensystem (181) des ersten Sensors (32) und einem zweiten Koordinatensystem (182) des zweiten Sensors (35) wird bestimmt,
- die Sensoranordnung (11) wird an einem Einsatzort montiert,
- die Sensoranordnung (11) wird in Relation zu einer Umge- bung am Einsatzort kalibriert, wobei die Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem (181) und dem zweiten Koordinatensystem (182) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, - bei dem weitere Sensoren auf dem Träger (30) montiert werden,
- bei dem jeweils eine Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem (181) des erstens Sensors
(32) und Koordinatensystemen der weiteren Sensoren ermit- telt wird,
- bei dem die zusätzlich ermittelten Koordinatentransformationen nach der Montage am Einsatzort bei der Kalibrierung der Sensoranordnung verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als erster Sensor (32) ein Laserscanner und als zweiter Sensor (35) eine Kamera, insbesondere eine Videokamera verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem - die Sensoranordnung (11) am Einsatzort an einem Objekt montiert wird und Messdaten ihrer Umgebung erfasst, in den Messdaten Boden-Messdaten (21) für Teile eines Bodens (15) unter dem Objekt sowie Objekt-Messdaten für Teile des Objekts identifiziert werden,
- die Objekt-Messdaten genutzt werden, um aus den Boden- Messdaten (21) ein Boden-Koordinatensystem (16) zu ermitteln,
- eine Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem (181) und dem Boden-Koordinatensystem (16) berechnet wird, - die Sensoranordnung (11) in Relation zu der Umgebung am Einsatzort kalibriert wird, wobei die Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem (181) und dem zweiten Koordinatensystem (182) und die Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem (181) und dem Boden-Koordinatensystem (16) verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4,
- bei dem aus einem Bild der Kamera Spurmarkierungen (13) extrahiert werden, welche zunächst im zweiten Koordinaten- System (182) vorliegen,
- bei dem die Sensoranordnung (11) in Relation zu den Spurmarkierungen (13) kalibriert wird, indem die Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem (181) und dem zweiten Koordinatensystem (182) und die Koordina- tentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem (181) und dem Boden-Koordinatensystem (16) angewendet wird, um die Lage der Spurmarkierungen (13) im ersten Koordinatensystem (181) zu bestimmen.
6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Objekt ein Kran (10), insbesondere ein Ladekran, Portalkran, Brückenkran, Halbportalkran, Bockkran oder Portaldrehkran ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Teile des Objekts Seitenwände eines Portalkrans sind.
8. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem Planzeichnungen des Objekts genutzt werden, um die Boden-Messdaten (21) sowie die Objekt-Messdaten rechnergestützt zu identifizieren.
9. Verfahren nach Anspruch 4,
- bei dem anhand der Objekt-Messdaten ein y-Richtungsvektor eines Objekt-Koordinatensystems ermittelt wird,
- bei dem anhand der Boden-Messdaten (21) ein z-Richtungs- vektor des Boden-Koordinatensystems (16) ermittelt wird, - bei dem ein x-Richtungsvektor sowohl des Boden- Koordinatensystems (16) als auch des Objekt-Koordinatensystems anhand eines Kreuzproduktes des y-Richtungsvektors des Objekt-Koordinatensystems und des z-Richtungsvektors des Boden-Koordinatensystems (16) berechnet wird, - bei dem ein z-Richtungsvektor des Objekt-Koordinatensystems aus einem Kreuzprodukt des x-Richtungsvektors und des y-Richtungsvektors des Objekt-Koordinatensystems berechnet wird,
- bei dem ein y-Richtungsvektor des Boden-Koordinatensystems (16) aus einem Kreuzprodukt des z-Richtungsvektors und des x-Richtungsvektors des Boden-Koordinatensystems (16) berechnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der y-Richtungsvektor des Objekt-Koordinatensystems mittels Hauptachsentransformation oder Hauptkomponentenanalyse durch einen Normalenvektor im Schwerpunkt von 3D-Messpunkten in den Objekt-Messdaten gebildet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der z-Richtungsvektor des Boden-Koordinatensystems (16) mittels Hauptachsentransformation oder Hauptkomponentenanalyse durch einen Normalenvektor im Schwerpunkt von 3D-Messpunkten in den Boden- Messdaten (21) gebildet wird.
12. Sensoranordnung (11),
- mit einem Träger (30), an dem ein erster Sensor (32) mit einem ersten Koordinatensystem (181) und ein zweiter Sen- sor (35) mit einem zweiten Koordinatensystem (182) montiert sind, und
- mit einer Recheneinheit, auf der eine Koordinatentransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem (181) und dem zweiten Koordinatensystem (182) gespeichert ist.
13. Sensoranordnung (11) nach Anspruch 12, bei dem der erste Sensor (32) ein Laserscanner und der zweite Sensor (35) eine Kamera, insbesondere eine Videokamera ist.
14. Sensoranordnung (11) nach Anspruch 13, bei dem der Laserscanner an dem Träger (30) über eine Drehantrieb (31) schwenkbar montiert ist.
15. Sensoranordnung (11) nach Anspruch 12,
- bei der an dem Träger (30) zusätzlich weitere Sensoren mit weiteren Koordinatensystemen montiert sind,
- bei der auf der Recheneinheit zusätzliche Koordinatentransformationen zwischen dem ersten Koordinatensystem (181) und den Koordinatensystemen der weiteren Sensoren gespeichert sind.
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