EP2956399A1 - Verfahren zum kalibrieren eines beweglichen kranteils eines krans - Google Patents

Verfahren zum kalibrieren eines beweglichen kranteils eines krans

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Publication number
EP2956399A1
EP2956399A1 EP13798980.2A EP13798980A EP2956399A1 EP 2956399 A1 EP2956399 A1 EP 2956399A1 EP 13798980 A EP13798980 A EP 13798980A EP 2956399 A1 EP2956399 A1 EP 2956399A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
crane
transmitter
measuring device
distance measuring
receiver element
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Withdrawn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
EP13798980.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Eidenberger
Dirk REHBEIN
Thomas WÖSCH
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.)
Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
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 Primetals Technologies Germany GmbH filed Critical Primetals Technologies Germany GmbH
Publication of EP2956399A1 publication Critical patent/EP2956399A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B66C13/16—Applications of indicating, registering, or weighing devices
    • 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
    • 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
    • B66C13/48—Automatic control of crane drives for producing a single or repeated working cycle; Program control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C17/00—Overhead travelling cranes comprising one or more substantially horizontal girders the ends of which are directly supported by wheels or rollers running on tracks carried by spaced supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C2700/00—Cranes
    • B66C2700/08—Electrical assemblies or electrical control devices for cranes, winches, capstans or electrical hoists
    • B66C2700/085—Control actuators

Definitions

  • the present invention relates to a method for calibrating a first movable crane part. Furthermore, the present invention relates to a method for operating a crane and a crane.
  • a crane with a supporting structure, a crane bridge movable with respect to the supporting structure and a crane trolley movable with respect to the crane bridge.
  • a crane is used, for example, in a material warehouse in order to transport material between different stations in the material store. Coordinates, for example in the x and y directions, thereby define the exact location of a respective station in a reference system, which has its origin at the supporting structure. The directions x, y are oriented perpendicular to each other.
  • a control device of the crane controls the crane bridge and the crane trolley, in particular electric motors thereof, such that the trolley approaches a respective station.
  • the control device receives data from a distance measuring system which monitors the position of the crane bridge and the crane trolley.
  • the crane bridge and the trolley Before commissioning the crane, the crane bridge and the trolley must be calibrated so that the actual positions of the crane bridge and the trolley can be correctly calculated from the data provided by the distance measuring system.
  • An object of the present invention is to provide an improved method for calibrating a first mobile crane part of a crane. Accordingly, a method for calibrating a first movable crane part of a crane is proposed.
  • the first crane part is positioned above a calibration point with a first predetermined coordinate in a reference system.
  • a first distance between a first transmitter / receiver element of a first distance measuring device attached to the first movable crane part and a second transmitter / receiver element of the first distance measuring device fixedly arranged in the reference system is measured.
  • an orientation of the first transmitter / receiver element of the first distance measuring device in the reference system is determined as a function of the first known coordinate, the measured first distance and a first environment information.
  • a transformation is formed as a function of the determined orientation of the first transmitter / receiver element of the first distance measuring device.
  • the transformation is suitable for transforming a distance measured during operation of the crane by means of the first and second transceiver elements of the first distance measuring device to determine a position of the first movable crane part in the reference system.
  • the orientation of the first transmitter / receiver element is determined using a first environment information, only one calibration point needs to be approached for the calibration. In that regard, therefore, no complex sequence of procedures must be observed.
  • the orientation can be selected as needed, in particular space-dependent. That is, the first transmitter / receiver element can measure in both the positive and negative coordinate directions as needed. In that regard, there is also independence with respect to the reference system. Another advantage is that the orientation is automated, that is, without intervention of an operator, can be determined.
  • a "transmitter / receiver element” is understood to mean an element which is designed as a transmitter and / or receiver, the only factor being that the first and second transmitter / receiver elements interact to measure a distance
  • the reference system may, for example, be stationary with respect to a support structure with respect to which the first movable crane part is movable
  • the support structure of the crane may, for example, be in the form of double T-beams fixedly mounted on a wall or ceiling Crane bridge can for example be mounted on the supporting structure such that it can move in a rolling translationally movable manner.
  • the calibration point can be identical to the origin of the reference system, but the calibration point will regularly deviate from the origin of the reference system Calibration point in an outer margin I chose an axle along which the crane bridge or the crane trolley is movable.
  • the calibration point is determined in particular according to
  • a "transformation” is understood to be an equation, a data set or a transformation matrix, which during operation of the crane (that is to say, for example various stations of a material store anaide) allows the determination of the position of the first movable crane part in the reference system in response to a measured by the first receiver-measuring device distance.
  • a second crane part movable relative to the first crane part is positioned above the calibration point with the first and a second predetermined coordinates.
  • a second distance is measured between a first transmitter / receiver element of a second distance measuring device attached to the second movable crane part and a second transmitter / receiver element of the second distance measuring device attached to the first movable crane part.
  • an orientation of the first transmitter / receiver element of the second distance measuring device in the reference system is determined as a function of the second coordinate, the second measured distance and a second environmental information.
  • the transformation is further dependent on the determined orientation of the first transmitter / receiver element of the second distance measuring device for transforming a measured during operation of the crane by means of the first and second transmitter / receiver element of the second distance measuring device distance to determine a position of second movable crane part formed in the reference system.
  • the first crane part can be calibrated in a first direction of the reference system and the second crane part in a second direction of the reference system.
  • a position of the first transmitter / receiver element of the first and / or second distance measuring device is determined in the reference system. After this, the transformation is formed as a function of the determined position and the determined orientation.
  • the determination can also include a read-out.
  • the coordinates of the calibration point can be stored in a memory, in particular of the crane. In applications where the exact position of the first transmitter / receiver element relative to the first movable crane part does not exactly matter, the coordinate of the
  • Calibration point can be set equal to the position of the first transmitter / receiver element of the first distance measuring device. Consequently, it may be sufficient to read only one memory containing the coordinate. The same applies to a position of the first transmitter / receiver element of the second distance measuring device. If, however, the position of the first transmitter / receiver element of the first and / or second distance measuring device is not read from a memory, but determined using the measurement results provided by the first and / or second distance measuring device, the mounting position of the first Transmitter / receiver element of the first and / or second distance measuring device on the first and second crane part in the formed transformation miteinf crawl.
  • the position of the first transmitter / receiver element of the first ranging device in the reference system is dependent on the first predetermined coordinate, the first measured distance and determines the determined orientation of the first transmitter / receiver element of the first distance measuring device.
  • the position of the first transmitter / receiver element of the second distance measuring device in the reference system can be determined as a function of the second predetermined coordinate, the second measured distance and the determined orientation of the first transmitter / receiver element of the second distance measuring device. Thereby, the position of the first transmitter / receiver element of the first and / or second distance measuring device can be easily determined.
  • forming the transformation comprises forming a rotation matrix in dependence on the determined orientation of the first transmitter.
  • Forming the transformation may include forming a transformation matrix.
  • the transformation matrix may comprise a translational component, that is to say the mentioned translation matrix, and a rotational component, that is to say the mentioned rotation matrix.
  • the transformation matrix can for example be stored on a memory of the crane. By means of the transformation matrix during operation of the crane, the first and / or second measured distance can be simply converted into the position of the first and / or second crane part in the reference system.
  • the position of the calibration point is selected in dependence on the accuracy of the first and / or second environmental information. For example, if the environmental information is very accurate, ie only subject to a low tolerance, then the calibration point can be chosen very close to an average of the environmental information. On the other hand, if the environmental information is blurred, that is to say subject to a high tolerance, then the positi- be selected on the calibration point far apart from the mean of the environment information. Otherwise, the orientation of the first transmitter / receiver element of the first and / or second distance measuring device can not be determined unambiguously.
  • the calibration point is selected outside a tolerance range around an average of the environmental information.
  • not excluded values for the calibration point can be automatically calculated by a device of the crane and displayed, for example, an operator. For example, the operator may then attach a mark corresponding to the calibration point to the bottom of the material store.
  • the calibration point is selected as a function of the accuracy of position information of the first transmitter / receiver element of the first and / or second distance measuring device with respect to the first and / or second crane part.
  • Calibration point and the accuracy of the position information decide, among other things, whether the orientation of the first transmitter / receiver element of the first and / or second distance measuring device can be determined uniquely.
  • a non-excluded range for the position of the calibration point can be calculated by a device of the crane and displayed, for example, an operator person. The operator then takes this information into account when attaching a mark corresponding to the calibration point.
  • the accuracy of the position information may be considered in addition to the accuracy of the environmental information in the choice of the calibration point.
  • the first and second distances are measured along mutually perpendicular axes.
  • the vertical axes may correspond in a width and length direction of a material store. AI However, an axis could also extend in the vertical direction of a material store.
  • first movable crane part as a crane bridge and / or the second movable
  • Crane part designed as a crane.
  • the crane bridge and the trolley are along each other along vertical axes
  • the axes can extend in particular in the length and width direction of a material store.
  • the first and / or second distance measuring device uses a radio signal for measuring the first and / or second distance.
  • the first and / or second transmitter / receiver elements may, for example, be designed as transponders.
  • the first and / or second distance measuring device could also make use, for example, of an optical distance measuring method, for example by means of a laser.
  • the first and / or second environmental information is embodied as a dimension of a material store having the first and / or second crane part.
  • the dimension can also be that of a supporting structure, which or which the first and / or second
  • the first environmental information may be embodied as the length of a material store and the second environmental information as the width of the material store.
  • the dimension defines maximum positions of the first and / or second crane part along an axis.
  • the dimension (first environmental information) may be formed as the length of a supporting structure along which the crane bridge is movable.
  • the dimension (second environment information) may be formed as the length of the crane bridge, along which the crane trolley is movable.
  • the dimension of the latitude and longitude of the correspond Supporting structure which also corresponds to that of the material store, which is approachable by means of the crane.
  • a method for operating a crane is provided.
  • a position of a first and / or second movable crane part is determined in a reference system in dependence on the transformation described above.
  • a crane with a first movable crane part of a device for positioning the first movable crane part via a calibration point with a first predetermined coordinate in a reference system a first distance measuring device with a first and second transmitter / receiver element, wherein the first transmitter -/Receiver-
  • the distance measuring device is adapted to measure a first distance between the first and second transmitter / receiver element, a device for Determining an orientation of the first transmitter / receiver element of the first distance measuring device in the reference system as a function of the first predetermined coordinate, the first measured distance and a first environment information, and a device for forming a transformation depending on the determined orientation of the first transmitter Receiver / receiver element of the first distance measuring device for transforming a distance measured during operation of the crane by means of the first and second transmitter / receiver element to determine a position of the first movable crane part in the reference system.
  • the device for positioning the first movable crane part can be used, for example, as a control and evaluation be device with a controlled by this electric motor.
  • the device for determining the orientation as well as the device for forming the transformation can likewise be embodied in the form of the named control and evaluation device of the crane.
  • Fig. 1 in a plan view of a material storage with a
  • Fig. 2 is a flowchart according to an embodiment
  • Fig. 3 is a view of Figure 1 in a simplified and partially supplemented representation.
  • FIG. 1 shows a plan view of a material store 1 with a crane 2.
  • the crane 2 is designed as a ceiling crane and includes, for example, a supporting structure 3 of the crane 2 forming double-T-beams 4, 5.
  • the double-T-beams 4, 5 are parallel to each other and, for example, below a ceiling, not shown one shown building comprising the material storage 1, arranged.
  • the crane 2 comprises two first movable crane parts in the form of crane bridges 6, 7.
  • the crane bridges 6, 7 are mounted at their opposite ends, for example by means of rollers on the double-T-beams 4, 5 and thus in the direction indicated by x ( Longitudinal) of the double-T-carrier 4, 5 movably mounted.
  • An electric motor not shown, drives a respective crane bridge 6, 7 accordingly.
  • a designated 11 control and evaluation of the crane 2 in turn controls the electric motors.
  • the control and evaluation device 11 is embodied, for example, in the form of a computer device, in particular in the form of a microprocessor.
  • the crane 2 comprises two second movable crane parts in the form of crane racks 12, 13.
  • a respective crane rake 12, 13 is mounted on a respective associated crane bridge 6, 7 movable in a direction designated y direction (longitudinal direction) of a respective crane bridge 6, 7.
  • the crane bridges 6, 7 may each also be designed in the form of double-T carriers, on which a respective crane trolley 12, 13 is movably mounted, for example by means of rollers.
  • a respective electric motor drives the crane pawls 12, 13 as a function of control signals of the control and evaluation device 11 in the longitudinal direction y.
  • the crane 2 further comprises two first distance measuring devices 14, 15 and two second distance measuring devices 16, 17.
  • the structure and operation of the distance measuring devices 14, 15, 16, 17 will be described in more detail below with reference to the distance measuring devices 14, 16 for the crane bridge 6 and the trolley 12 explained, but applies accordingly also for the distance measuring devices 15, 17, which are assigned to the crane bridge 7 and the trolley 13.
  • the first distance measuring device 14 comprises a first
  • the first distance measuring device 14 comprises a second transmitter Receiver element in the form of a transponder 22.
  • the transponder 22 is fixedly attached to the outermost end 23 of the double-T carrier 4.
  • the transponders 21, 22 are opposite each other.
  • the transponders 21, 22 exchange a radio signal, by means of which the distance measuring device 14 can determine a first distance E x between the transponders 21, 22.
  • the second distance measuring device 16 comprises a first transmitter / receiver element in the form of the transponder 21, which is equipped for this purpose with an additional antenna 24. Furthermore, the second distance measuring device 16 comprises a second transmitter / receiver element in the form of a transponder 25.
  • the transponder 25 is firmly attached to the trolley 12 and lies opposite the transponder 21 or the antenna 24.
  • the transponders 21, 25 also exchange a radio signal, on the basis of which the second distance measuring device 16 can determine a second distance E y between the two transponders 21, 25.
  • the transponder 25 may be part of a base station of the first and second distance measuring devices 14, 16, which transmits the measured first and second distances E x , E y to the control and evaluation device 11.
  • the material store 1 has an origin U.
  • a reference system comprising the x and y directions. From the origin U, the stations to be approached by a respective crane trolley 12, 13 are defined in the material store 1. The origin U and the reference system are also stored on the control and evaluation device 11 in electronic form, for example as a table, on a memory. The origin U corresponds to the [0,0] position of a respective crane trolley 12, 13. Typically, however, the origin U can not be approached by means of the crane trolleys 12, 13.
  • a method for calibrating the crane bridge 6 of the trolley 12 is explained in more detail below. These embodiments apply mutatis mutandis to the crane bridge 7 and the trolley 13.
  • the calibration is required to ensure that the approached by the trolley 12 position coincides with a desired position.
  • the desired position can be provided to the control and evaluation device 11, for example by means of an input device, not shown.
  • the input to the input device may be made by an operator.
  • a first step 200 is now a suitable
  • the choice of the calibration point KP in step 200 may depend on several pieces of information. Once a first and second environmental information in the form of a length L and a width B of the ma- teriallagers 1 is taken into account. This will be explained in more detail below with reference to FIG. 3 as an example for the length L, and this also applies to the width B.
  • FIG. 3 shows a simplified illustration of the material store 1 and of the crane 2 from FIG. 1, wherein the crane bridge 6 on the
  • the length L of the material store is for example 100 m and is known with a certain tolerance, for example ⁇ 1 m.
  • An average value MW of length L is shown as a dot-dash line in FIG.
  • the mean value MW now yields a tolerance range TB of, for example, ⁇ 1 m. If the calibration point KP is within this tolerance range TB, the orientation of the transponder 21 can no longer be determined unambiguously, as will be explained in more detail below.
  • orientation of the transponder 21 is meant whether it points in the positive or negative x direction of the reference system. In other words, it is then no longer possible to determine on which side of the material store 1 the transponder 22 is arranged so that it is not defined between which two points the distance E x is measured. Another information from which the choice of the choice of the
  • Calibration point KP is a position information with regard to the attachment of the transponder 21 on the crane bridge 6.
  • the position information may include a width of the crane bridge KB.
  • the calibration point KP now results in a permissible range within which the calibration point KP can be selected.
  • This permissible area can be displayed to an operator, for example on a display device, not shown, of the crane 2.
  • the operator now selects an arbitrary point within the permissible range and marks it, for example, at a bottom of the material store 1. Thereafter, the operator person determines the coordinates of the calibration point KP with respect to the origin of the reference system.
  • the calibration point is thus given, for example, the coordinates x KP and y K p, see FIG. 1.
  • a solder is now fastened to the trolley 12, and the trolley 12 is moved by means of control by the control and evaluation device 11 as a function of an input on the part of the operator to the calibration point KP, so that the lot hangs over the dot KP.
  • the solder can be attached to a crane-paw reference point KR.
  • the operator informs the control and evaluation device 11 that the calibration point KP has been approached.
  • the control device 11 stores the coordinates x K p, Y KP on a memory (not shown) of the same.
  • the distance E x is measured.
  • the control and evaluation device 11 uses the measured distance E x , the stored coordinate x K p and the environment information L to determine the orientation of the transponder 21.
  • the coordinate x k p and the length L can be used to determine the control and evaluation device 11 namely determine on which side (with respect to the mean value MW, see FIG. 3) of the material store 1 with respect to the x direction the transponder 21 is located. If the measured distance E x is taken into account further, then the control and evaluation device 11 can determine in which direction the transponder 21 is "looking" or where the corresponding transponder 22 is located.
  • the evaluation and control device 11 determine that the transponder 21 is oriented in the positive x direction Furthermore, the evaluation and control device 11 can determine the position of the transponder 21 in the x direction in a step 204. In a simplified embodiment of the method this position can be assumed to be Xk P , since they are only insignificantly affected by the position of the crane bridge 6 in the case of a small crane width KB (see FIG. 3)
  • Calibration point KP is different. Accordingly, the coordinate X KP is read out of the memory of the evaluation and control device 11 as the position of the transponder 21. In another embodiment, in which the position of the transponder 21 is to be determined more accurately, it can be determined on the basis of the coordinate x K p and the measured distance E x as well as the orientation of the transponder 21.
  • the orientation of the transponder 25 of the second distance measuring device 16 as a function of the coordinate yk P , the measured distance E y and the width B of the material store 1 is also determined in step 203.
  • the Ori- The transponder 25 can be in the positive or negative y direction.
  • step 204 the position of the transponder 25 in the y-direction is determined. This is done according to the position determination for the transponder 21 in the x direction.
  • Calibration point KP, the crane reference point KR and the transponder 25 connecting arrows illustrates - formed.
  • the transformation can be formed in particular in the form of a transformation matrix. This can have a rotational component and a translational component.
  • the rotational component can in turn be described by the orientation of the transponders 21, 25 describing rotation matrices.
  • the translational component can in turn be described by the position of the transponders 21, 25
  • the transformation matrix formed in this way can be stored, for example, on the memory (not shown) of the control and evaluation device 11.
  • the distances E x , E y measured by the first and second measuring devices 14, 16 are converted into a position XKR, Y KR by means of the transformation matrix.
  • the control and evaluation device 11 can control the trolley 12 exactly to start any station in the material storage 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines ersten beweglichen Kranteils eines Krans vorgeschlagen. In einem ersten Schritt wird ein erster Kranteil über einem Kalibrierpunkt mit einer ersten vorbestimmten Koordinate in einem Referenzsystem positioniert. Hiernach wird eine erste Entfernung zwischen einem an dem ersten beweglichen Kranteil angebrachten ersten Sender-/Empfänger-Element einer ersten Entfernungsmesseinrichtung und einem fest in dem Referenzsystem angeordneten zweiten Sender-/Empfänger-Element der ersten Entfernungsmesseinrichtung gemessen. Daraufhin wird eine Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem in Abhängigkeit von der ersten vorbestimmten Koordinate, der gemessenen ersten Entfernung und einer ersten Umgebungsinformation ermittelt. Danach wird eine Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans mittels des ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung gemessenen Entfernung zur Bestimmung einer Position des ersten beweglichen Kranteil im Referenzsystem gebildet. Da das Verfahren von einer Umgebungsinformation Gebrauch macht, braucht eine Montageposition des ersten Sender/Empfänger-Elements an dem ersten beweglichen Kranteil nicht genau bekannt sein. Dadurch ergibt sich eine einfache Montage. Außerdem braucht nur ein Kalibrierpunkt angefahren werden, um den Kran zu kalibrieren. Ferner werden ein Verfahren zum Betreiben eines Krans sowie ein Kran vorgeschlagen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Kalibrieren eines beweglichen Kranteils eines Krans
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines ersten beweglichen Kranteils. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Krans sowie einen Kran.
Es ist bekannt, einen Kran mit einer Tragkonstruktion, einer bezüglich der Tragkonstruktion beweglichen Kranbrücke und einer bezüglich der Kranbrücke beweglichen Krankatze vorzusehen. Ein derartiger Kran wird beispielsweise in einem Materi- allager eingesetzt, um Material zwischen verschiedenen Stationen in dem Materiallager zu transportieren. Koordinaten beispielsweise in x- und y-Richtung definieren dabei den genauen Standort einer jeweiligen Station in einem Referenzsystem, welches an der Tragkonstruktion seinen Ursprung hat. Die Richtungen x, y sind senkrecht zueinander orientiert. Eine Steuereinrichtung des Krans steuert die Kranbrücke und die Krankatze, insbesondere Elektromotoren derselben, derart an, dass die Krankatze eine jeweilige Station anfährt. Dabei erhält die Steuereinrichtung Daten aus einem Entfernungsmess- System, welches die Position der Kranbrücke sowie der Krankatze überwacht.
Vor Inbetriebnahme des Krans müssen die Kranbrücke und die Krankatze kalibriert werden, so dass aus den von dem Entfer- nungsmesssystem bereitgestellten Daten die tatsächlichen Positionen der Kranbrücke und der Krankatze korrekt errechnet werden können.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Kalibrieren eines ersten beweglichen Kranteils eines Krans zu schaffen. Demgemäß wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines ersten beweglichen Kranteils eines Krans vorgeschlagen. In einem ersten Schritt wird das erste Kranteil über einem Kalibrierpunkt mit einer ersten vorbestimmten Koordinate in einem Referenz - System positioniert. Hiernach wird eine erste Entfernung zwischen einem an dem ersten beweglichen Kranteil angebrachten ersten Sender-/Empfänger-Element einer ersten Entfernungsmesseinrichtung und einem fest in dem Referenzsystem angeordneten zweiten Sender-/Empfänger-Element der ersten Entfer- nungsmesseinrichtung gemessen. Daraufhin wird eine Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem in Abhängigkeit von der ersten bekannten Koordinate, der gemessenen ersten Entfernung und einer ersten Umgebungsinformation ermittelt. In einem weiteren Schritt wird eine Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender- /Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung gebildet. Die Transformation ist für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans mittels des ersten und zweiten Sender- /Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung gemessenen Entfernung zur Bestimmung einer Position des ersten beweglichen Kranteils im Referenzsystem geeignet.
Da die Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements un- ter Verwendung einer ersten Umgebungsinformation ermittelt wird, braucht für die Kalibrierung nur ein Kalibrierpunkt angefahren werden. Insoweit ist also keine aufwändige Abfolge von Abläufen einzuhalten. Außerdem besteht somit eine Flexibilität hinsichtlich der Anbringung des ersten Sender- /Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung an dem beweglichen Kranteil. Mit anderen Worten kann die Orientierung bedarfsabhängig, insbesondere bauraumabhängig, gewählt werden. Das heißt, das erste Sender-/Empfänger-Element kann je nach Bedarf sowohl in die positive als auch in die negative Koordinatenrichtung messen. Insoweit besteht auch Unabhängigkeit bezüglich des Referenzsystems. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Orientierung automatisiert, das heißt ohne Eingriff einer Bedienerperson, ermittelt werden kann .
Unter einem „Sender-/Empfänger-Element " ist ein Element zu verstehen, welches als Sender und/oder Empfänger ausgebildet ist. Entscheidend ist lediglich, dass das erste und zweite Sender-/Empfänger-Element zusammenwirken, um eine Entfernung zu messen. Das Referenzsystem kann beispielsweise ortsfest bezüglich einer Tragkonstruktion, hinsichtlich derer das erste bewegliche Kranteil beweglich ist, ausgebildet sein. Die Tragkonstruktion des Krans kann beispielsweise in Form von Doppel-T-Trägern ausgebildet sein, welche an einer Wand oder Decke fest mon- tiert sind. Die Kranbrücke kann beispielsweise rollend translatorisch beweglich an der Tragkonstruktion gelagert sein. Die Krankatze kann rollend translatorisch beweglich an der Kranbrücke gelagert sein. Der Kalibrierpunkt kann mit dem Ursprung des Referenzsystems identisch sein. Regelmäßig wird der Kalibrierpunkt aber von dem Ursprung des Referenzsystems abweichen. Vorzugsweise wird der Kalibrierpunkt in einem äußeren Randbereich einer Achse gewählt, entlang derer die Kranbrücke oder die Krankatze be- weglich ist. Der Kalibrierpunkt wird insbesondere nach der
Installation des Krans durch eine Bedienerperson am Betriebsort gewählt. Beispielsweise kann an der Krankatze ein Lot befestigt sein. Eine Bedienerperson verfährt dann die Krankatze bzw. die Kranbrücke bis das Lot über dem Kalibrierpunkt, bei- spielsweise in Form einer Markierung am Boden, angeordnet ist. Die Position der Markierung bezüglich des Ursprungs des Referenzsystems kann beispielsweise von der Bedienerperson ausgemessen werden. Somit erhält man die erste und/oder zweite vorbestimmte Koordinate.
Unter einer „Transformation" ist vorliegend eine Gleichung, ein Datensatz oder eine Transformationsmatrix zu verstehen, welche im Betrieb des Krans (wenn dieser also beispielsweise verschiedene Stationen eines Materiallagers anfährt) die Bestimmung der Position des ersten beweglichen Kranteils im Referenzsystem in Abhängigkeit von einer mittels der ersten Empfänger-Messeinrichtung gemessenen Entfernung ermöglicht.
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zusätzlich zu dem ersten beweglichen Kranteil ein zweiter bezüglich des ersten Kranteils beweglicher Kranteil über dem Kalibrierpunkt mit der ersten und einer zweiten vorbestimmten Koordinate po- sitioniert wird. Zusätzlich zu der ersten Entfernung wird eine zweite Entfernung zwischen einem an dem zweiten beweglichen Kranteil angebrachten, ersten Sender-/Empfänger-Element einer zweiten Entfernungsmesseinrichtung und einem an dem ersten beweglichen Kranteil angebrachten zweiten Sender- /Empfänger-Element der zweiten Entfernungsmesseinrichtung gemessen. Weiter wird zusätzlich zu der Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung eine Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der zweiten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem in Abhängigkeit von der zweiten Koordinate, der zweiten gemessenen Entfernung und einer zweiten Umgebungsinformation ermittelt. Die Transformation wird zusätzlich in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender- /Empfänger-Elements der zweiten Entfernungsmesseinrichtung für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans mittels des ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Elements der zweiten Entfernungsmesseinrichtung gemessenen Entfernung zur Bestimmung einer Position des zweiten beweglichen Kranteils im Referenzsystem gebildet. Somit kann das erste Kranteil in einer ersten Richtung des Referenzsystems und das zweite Kranteil in einer zweiten Richtung des Referenzsystems kalibriert werden .
Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem ermittelt. Hiernach wird die Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Position und der ermittelten Orientierung gebildet. Das Ermitteln kann auch ein Auslesen umfassen. So können beispielsweise die Koordinaten des Kalibrierpunkts in einem Speicher insbesondere des Krans gespeichert sein. In Anwendungen, wo es auf die genaue Position des ersten Sender- /Empfänger-Elements bezüglich des ersten beweglichen Kranteils nicht genau ankommt, kann die Koordinate des
Kalibrierpunkts gleich der Position des ersten Sender- /Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung gesetzt werden. Folglich kann es ausreichend sein, lediglich einen Speicher auszulesen, der die Koordinate enthält. Entsprechendes gilt für eine Position des ersten Sender- /Empfänger-Elements der zweiten Entfernungsmesseinrichtung. Wird jedoch die Position des ersten Sender-/Empfänger- Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrich- tung beispielsweise nicht aus einem Speicher ausgelesen, sondern unter Verwendung der von der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung bereitgestellten Messergebnisse bestimmt, so kann die Montageposition des ersten Sender- /Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungs- messeinrichtung an dem ersten bzw. zweiten Kranteil in die gebildete Transformation miteinfließen. Dadurch ergibt sich eine genauere Bestimmung der Position des ersten bzw. zweiten beweglichen Kranteils im Referenzsystem im Betrieb des Krans, ohne dass dafür das Sender-/Empfänger-Element der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung an einer vordefinierten Stelle des ersten bzw. zweiten Kranteils montiert werden müsste. Dies vereinfacht die Montage sowie die Inbetriebnahme des Krans. Es kann vorgesehen sein, dass die Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten
und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung nach dem Schritt des Ermitteins der Orientierung des ersten Sender-/Empfänger- Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung ermittelt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem in Abhängigkeit von der ersten vorbestimmten Koordinate, der ersten gemessenen Entfernung und der ermittelten Orientierung des ersten Sender- /Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung ermittelt. Zusätzlich kann die Position des ersten Sender- /Empfänger-Elements der zweiten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem in Abhängigkeit von der zweiten vorbestimmten Koordinate, der zweiten gemessenen Entfernung und der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger- Elements der zweiten Entfernungsmesseinrichtung ermittelt werden. Dadurch kann die Position des ersten Sender- /Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung einfach ermittelt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bilden der Transformation das Bilden einer Rotationsmatrix in Abhängig- keit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-
/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung und/oder einer Translationsmatrix in Abhängigkeit von der ermittelten Position des ersten Sender- /Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungs- messeinrichtung . Das Bilden der Transformation kann das Bilden einer Transformationsmatrix umfassen. Die Transformationsmatrix kann einen translatorischen Anteil, also die erwähnte Translationsmatrix, und einen rotatorischen Anteil, also die erwähnte Rotationsmatrix, umfassen. Die Transforma- tionsmatrix kann beispielsweise auf einem Speicher des Krans gespeichert sein. Mittels der Transformationsmatrix kann im Betrieb des Krans die erste und/oder zweite gemessene Entfernung einfach in die Position des ersten und/oder zweiten Kranteils in dem Referenzsystem umgerechnet werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Position des Kalibrierpunkts in Abhängigkeit von der Genauigkeit der ersten und/oder zweiten Umgebungsinformation gewählt. Ist die Umgebungsinformation beispielsweise sehr genau, also nur mit einer geringen Toleranz behaftet, so kann der Kalibrierpunkt sehr nah an einem Mittelwert der Umgebungsinformation gewählt werden. Ist die Umgebungsinformation dagegen unscharf, das heißt mit einer großen Toleranz behaftet, so muss die Positi- on des Kalibrierpunkts weit beabstandet von dem Mittelwert der Umgebungsinformation gewählt werden. Ansonsten kann die Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung nicht eindeutig bestimmt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Kalibrierpunkt außerhalb eines Toleranzbereichs um einen Mittelwert der Umgebungsinformation gewählt. Hiernach nicht ausgeschlossene Werte für den Kalibrierpunkt können automatisiert von einer Einrichtung des Krans errechnet und beispielsweise einer Bedienerperson angezeigt werden. Die Bedienerperson kann beispielsweise hiernach eine dem Kalibrierpunkt entsprechende Markierung am Boden des Materiallagers anbringen.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Kalibrierpunkt in Abhängigkeit von der Genauigkeit einer Positionsinformation des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung bezüglich des ersten und/oder zweiten Kranteils gewählt. Die Position des
Kalibrierpunkts und die Genauigkeit der Positionsinformation entscheiden unter anderem darüber, ob die Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung eindeutig bestimmt werden kann. Auch hier kann ein nicht ausgeschlossener Bereich für die Position des Kalibrierpunkts von einer Einrichtung des Krans errechnet und beispielsweise einer Bedienerperson angezeigt werden. Die Bedienerperson berücksichtigt dann diese Information bei der Anbringung einer dem Kalibrierpunkt entsprechen- den Markierung. Bei einer Ausführungsform kann die Genauigkeit der Positionsinformation zusätzlich zur Genauigkeit der Umgebungsinformation bei der Wahl des Kalibrierpunkts berücksichtigt werden. Gemäß einer Ausführungsform wird die erste und zweite Entfernung entlang zueinander senkrechter Achsen gemessen. Beispielsweise können sich die senkrechten Achsen in einer Breiten- und Längenrichtung eines Materiallagers entsprechen. AI- lerdings könnte sich eine Achse auch in der Hochrichtung eines Materiallagers erstrecken.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das erste bewegliche Kranteil als Kranbrücke und/oder das zweite bewegliche
Kranteil als Krankatze ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Kranbrücke und die Krankatze entlang senkrechter Achsen zueinander
verfahrbar. Die Achsen können sich insbesondere in Längen- und Breitenrichtung eines Materiallagers erstrecken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform verwendet die erste und/oder zweite Entfernungsmesseinrichtung zum Messen der ersten und/oder zweiten Entfernung ein Funksignal. Die ersten und/oder zweiten Sender-/Empfänger-Elemente können beispielsweise als Transponder ausgebildet sein. Alternativ könnte die erste und/oder zweite Entfernungsmesseinrichtung auch beispielsweise von einem optischen Entfernungsmessverfahren, beispielsweise mittels Laser, Gebrauch machen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die erste und/oder zweite Umgebungsinformation als Dimension einer das erste und/oder zweite Kranteil aufweisenden Materiallagers ausge- bildet ist. Die Dimension kann auch die einer Tragkonstruktion sein, welche bzw. welches das erste und/oder zweite
Kranteil aufweist oder das Materiallager aufnimmt oder überspannt. Beispielsweise kann die erste Umgebungsinformation als die Länge eines Materiallagers und die zweite Umgebungs- Information als Breite des Materiallagers ausgebildet sein. Die Dimension definiert dabei Maximalpositionen des ersten und/oder zweiten Kranteils entlang einer Achse. Beispielsweise kann die Dimension (erste Umgebungsinformation) als Länge einer Tragkonstruktion, entlang derer die Kranbrücke beweg- lieh ist, ausgebildet sein. Weiter kann die Dimension (zweite Umgebungsinformation) als Länge der Kranbrücke ausgebildet sein, entlang derer die Krankatze beweglich ist. Damit entsprechen die Dimension der Breiten- und Längenausdehnung der Tragkonstruktion, welche auch der des Materiallagers entspricht, das mittels des Krans anfahrbar ist.
Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben eines Krans bereitge- stellt. Bei diesem wird eine Position eines ersten und/oder zweiten beweglichen Kranteils in einem Referenzsystem in Abhängigkeit von der vorstehend beschriebenen Transformation bestimmt . Weiterhin wird ein Kran mit einem ersten beweglichen Kranteil einer Einrichtung zum Positionieren des ersten beweglichen Kranteils über einen Kalibrierpunkt mit einer ersten vorbestimmten Koordinate in einem Referenzsystem, einer ersten Entfernungsmesseinrichtung mit einem ersten und zweiten Sen- der-/Empfänger-Element , wobei das erste Sender-/Empfänger-
Element an dem ersten beweglichen Kranteil angebracht und das zweite Sender-/Empfänger-Element fest in dem Referenzsystem angeordnet ist, wobei die Entfernungsmesseinrichtung dazu eingerichtet ist, eine erste Entfernung zwischen dem ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Element zu messen, einer Einrichtung zum Ermitteln einer Orientierung des ersten Sender- /Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung in dem Referenzsystem in Abhängigkeit von der ersten vorbestimmten Koordinate, der ersten gemessenen Entfernung und einer ersten Umgebungsinformation, und einer Einrichtung zum Bilden einer Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements der ersten Entfernungsmesseinrichtung für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans mittels des ersten und zweiten Sender- /Empfänger-Elements gemessene Entfernung zur Bestimmung einer Position des ersten beweglichen Kranteils im Referenzsystem.
Die vorstehend für das Verfahren zum Kalibrieren beschriebenen Ausführungsformen sind auf das Verfahren zum Betreiben eines Krans sowie auf den Kran entsprechend anwendbar.
Die Einrichtung zum Positionieren des ersten beweglichen Kranteils kann beispielsweise als eine Steuer- und Auswerte- einrichtung mit einem von dieser angesteuerten Elektromotor sein. Die Einrichtung zum Ermitteln der Orientierung sowie die Einrichtung zum Bilden der Transformation kann ebenfalls in Form der genannten Steuer- und Auswerteeinrichtung des Krans ausgebildet sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigen dabei :
Fig. 1 in einer Draufsicht ein Materiallager mit einem
Kran gemäß einer Ausführungsforrti;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel und
Fig. 3 die Ansicht aus Figur 1 in vereinfachter und teils ergänzter Darstellung.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Figur 1 zeigt in einer Draufsicht ein Materiallager 1 mit ei nem Kran 2.
Der Kran 2 ist als Deckenkran ausgebildet und umfasst dazu beispielsweise eine Tragkonstruktion 3 des Krans 2 bildende Doppel-T-Träger 4, 5. Die Doppel-T-Träger 4, 5 liegen sich parallel gegenüber und sind beispielsweise unterhalb einer nicht dargestellten Decke eines nicht dargestellten Gebäudes welches das Materiallager 1 umfasst, angeordnet. Weiterhin umfasst der Kran 2 zwei erste bewegliche Kranteile in Form von Kranbrücken 6, 7. Die Kranbrücken 6, 7 sind an ihren gegenüberliegenden Enden beispielsweise mittels Rollen an den Doppel-T-Trägern 4, 5 gelagert und somit in der mit x bezeichneten Richtung (Längsrichtung) der Doppel-T-Träger 4, 5 beweglich gelagert. Ein nicht dargestellter Elektromotor treibt eine jeweilige Kranbrücke 6, 7 hierzu entsprechend an. Eine mit 11 bezeichnete Steuer- und Auswerteeinrichtung des Krans 2 steuert wiederum die Elektromotoren an. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 ist beispielsweise in Form einer Rechnereinrichtung, insbesondere in Form eines Mikroprozessors, ausgebildet.
Ferner umfasst der Kran 2 zwei zweite bewegliche Kranteile in Form von Krankatzen 12, 13. Eine jeweilige Krankatze 12, 13 ist an einer jeweils zugeordneten Kranbrücke 6, 7 gelagert in einer mit y bezeichneten Richtung (Längsrichtung) einer jeweiligen Kranbrücke 6, 7 bewegbar. Beispielsweise können die Kranbrücken 6, 7 jeweils ebenfalls in Form von Doppel -T- Trägern ausgebildet sein, an welchen eine jeweilige Krankatze 12, 13 beispielsweise mittels Rollen beweglich gelagert ist. Ein jeweiliger Elektromotor treibt die Krankatzen 12, 13 in Abhängigkeit von Steuersignalen der Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 in der Längsrichtung y an.
Der Kran 2 umfasst weiterhin zwei erste Entfernungsmesseinrichtungen 14, 15 und zwei zweite Entfernungsmesseinrichtungen 16, 17. Der Aufbau und die Funktionsweise der Entfernungsmesseinrichtungen 14, 15, 16, 17 wird nachfolgend anhand der Entfernungsmesseinrichtungen 14, 16 für die Kranbrücke 6 und die Laufkatze 12 näher erläutert, gilt aber entsprechend auch für die Entfernungsmesseinrichtungen 15, 17, welche der Kranbrücke 7 und der Krankatze 13 zugeordnet sind. Die erste Entfernungsmesseinrichtung 14 umfasst ein erstes
Sender-/Empfänger-Element in Form eines Transponders 21, welcher an der Kranbrücke 6 angebracht ist. Weiter umfasst die erste Entfernungsmesseinrichtung 14 ein zweites Sender- /Empfänger-Element in Form eines Transponders 22. Der Transponder 22 ist fest an dem äußersten Ende 23 des Doppel-T- Trägers 4 angebracht. Die Transponder 21, 22 liegen sich gegenüber. Die Transponder 21, 22 tauschen ein Funksignal aus, anhand dessen die Entfernungsmesseinrichtung 14 eine erste Entfernung Ex zwischen den Transpondern 21, 22 bestimmen kann .
Die zweite Entfernungsmesseinrichtung 16 umfasst ein erstes Sender-/Empfänger-Element in Form des Transponders 21, welcher hierzu mit einer zusätzlichen Antenne 24 ausgestattet ist. Weiter umfasst die zweite Entfernungsmesseinrichtung 16 ein zweites Sender-/Empfänger-Element in Form eines Transponders 25. Der Transponder 25 ist fest an der Krankatze 12 an- gebracht und liegt dem Transponder 21 bzw. der Antenne 24 gegenüber. Die Transponder 21, 25 tauschen ebenfalls ein Funksignal aus, anhand dessen die zweite Entfernungsmesseinrichtung 16 eine zweite Entfernung Ey zwischen den beiden Transpondern 21, 25 ermitteln kann. Der Transponder 25 kann Teil einer Basisstation der ersten und zweiten Entfernungsmesseinrichtung 14, 16 sein, welche die gemessene erste und zweite Entfernung Ex, Ey an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 übermittelt . Das Materiallager 1 weist einen Ursprung U auf. An dem Ursprung U ist ein Referenzsystem festgemacht, dass die x- und y-Richtung umfasst. Vom Ursprung U aus sind die von einer jeweiligen Krankatze 12, 13 anzufahrenden Stationen im Materiallager 1 definiert. Der Ursprung U und das Referenzsystem sind ebenfalls auf der Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 in elektronischer Form, beispielsweise als Tabelle, auf einem Speicher hinterlegt. Der Ursprung U entspricht der [0,0]- Position einer jeweiligen Krankatze 12, 13. Typischerweise ist der Ursprung U jedoch nicht mittels der Krankatzen 12, 13 anfahrbar.
Anhand von Figur 2 wird nachfolgend ein Verfahren zum Kalibrieren der Kranbrücke 6 der Krankatze 12 näher erläutert. Diese Ausführungen gelten entsprechend für die Kranbrücke 7 und die Krankatze 13. Das Kalibrieren ist erforderlich, um sicherzustellen, dass die von der Krankatze 12 angefahrene Position mit einer gewünschten Position übereinstimmt. Die gewünschte Position kann der Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 beispielsweise mittels einer nicht gezeigten Eingabeeinrichtung bereitgestellt werden. Die Eingabe an der Eingabeeinrichtung kann durch eine Bedienerperson erfolgen. In einem ersten Schritt 200 wird nun ein geeigneter
Kalibrierpunkt KP im Materiallager 1 gewählt. Die Wahl des Kalibrierpunkts KP im Schritt 200 kann von mehreren Informationen abhängen. Einmal wird eine erste und zweite Umgebungs- information in Form einer Länge L und einer Breite B des Ma- teriallagers 1 berücksichtigt. Dies wird nachfolgend anhand von Figur 3 exemplarisch für die Länge L näher erläutert, wobei dies genauso für die Breite B gilt. Figur 3 zeigt dabei eine vereinfachte Darstellung des Materiallagers 1 und des Krans 2 aus Figur 1, wobei sich die Kranbrücke 6 am
Kalibrierpunkt KP befindet.
Die Länge L des Materiallagers beträgt beispielsweise 100 m und ist mit einer gewissen Toleranz bekannt, beispielsweise ± 1 m. Ein Mittelwert MW der Länge L ist als eine strichpunk- tierte Linie in Figur 3 gezeigt. Um den Mittelwert MW ergibt sich nun ein Toleranzbereich TB von beispielsweise ± 1 m. Befindet sich der Kalibrierpunkt KP innerhalb dieses Toleranz - bereichs TB, so kann die Orientierung des Transponders 21 nicht mehr eindeutig festgestellt werden, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Mit Orientierung des Transponders 21 ist gemeint, ob dieser in die positive oder negative x- Richtung des Referenzsystems weist. Mit anderen Worten lässt sich dann nicht mehr feststellen, auf welcher Seite des Materiallagers 1 der Transponder 22 angeordnet ist, so dass nicht definiert ist, zwischen welchen zwei Punkten die Entfernung Ex gemessen wird. Eine weitere Information, von welcher die Wahl des
Kalibrierpunkts KP abhängen kann, ist eine Positionsinformation hinsichtlich der Anbringung des Transponders 21 an der Kranbrücke 6. Insbesondere kann die Positionsinformation eine Breite der Kranbrücke KB umfassen. Zwar muss der genaue Anbringungsort des Transponders 21 an der Kranbrücke 6 nicht genau bekannt sein - hierin liegt gerade ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens -, jedoch kann ein zu nah an dem Mittelwert MW gewählter Kalibrierpunkt KP bei entsprechend großer Breite KB ebenfalls dazu führen, dass sich die Orientierung des Transponders 21 nicht mehr eindeutig bestimmen lässt.
Unter Berücksichtigung der Umgebungsinformation B, L sowie der Positionsinformation KB ergibt sich nun ein zulässiger Bereich, innerhalb dessen der Kalibrierpunkt KP gewählt werden kann. Dieser zulässige Bereich kann einer Bedienerperson beispielsweise auf einer nicht dargestellten Anzeigeeinrichtung des Krans 2 angezeigt werden. Die Bedienerperson wählt nun innerhalb des zulässigen Bereichs einen beliebigen Punkt aus und markiert diesen beispielsweise an einem Boden des Materiallagers 1. Hiernach bestimmt die Bedienerperson die Koordinaten des Kalibrierpunkts KP in Bezug auf den Ursprung des Referenzsystems. Der Kalibrierpunkt erhält so beispielsweise die Koordinaten xKP und yKp , siehe Figur 1.
In einem Schritt 201 in Figur 2 wird nun beispielsweise ein Lot an der Krankatze 12 befestigt, und die Krankatze 12 wird mittels Ansteuerung durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 in Abhängigkeit von einer Eingabe seitens der Bedienerper- son an den Kalibrierpunkt KP verfahren, so dass das Lot über dem Punkt KP hängt. Das Lot kann an einem Krankatzen- Referenzpunkt KR befestigt werden. Hiernach teilt die Bedienerperson der Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 mit, dass der Kalibrierpunkt KP angefahren worden ist. Die Steuerein- richtung 11 speichert daraufhin die Koordinaten xKp , YKP auf einem Speicher (nicht dargestellt) derselben ab. In einem weiteren Schritt 202 (siehe Figur 2) wird die Entfernung Ex gemessen.
In einem Schritt 203 ermittelt die Steuer- und Auswerteein- richtung 11 anhand der gemessenen Entfernung Ex, der gespeicherten Koordinate xKp sowie der Umgebungsinformation L die Orientierung des Transponders 21. Anhand der Koordinate xKp und der Länge L kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 nämlich ermitteln, auf welcher Seite (bezogen auf den Mittel - wert MW, siehe Figur 3) des Materiallagers 1 in Bezug auf die x-Richtung sich der Transponder 21 befindet. Wird nun weiter die gemessene Entfernung Ex berücksichtig, so kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 feststellen, in welche Richtung der Transponder 21 „blickt" bzw. wo der korrespondieren- de Transponder 22 angeordnet ist. In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 würde die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 feststellen, dass der Transponder 21 in die positive x- Richtung orientiert ist. Außerdem kann die Auswerte- und Steuereinrichtung 11 die Position des Transponders 21 in der x-Richtung in einem Schritt 204 ermitteln. In einer vereinfachten Ausführungsform des Verfahrens kann diese Position als XkP angenommen werden, da sie sich diese bei geringer Kranbreite KB (siehe Figur 3) nur unwesentlich von der Position der Kranbrücke 6 im
Kalibrierpunkt KP unterscheidet. Entsprechend wird als Position des Transponders 21 die Koordinate XKP aus dem Speicher der Auswerte- und Steuereinrichtung 11 ausgelesen. In einer anderen Ausführungsform, bei welcher die Position des Trans- ponders 21 genauer ermittelt werden soll, kann diese anhand der Koordinate xKp und der gemessenen Entfernung Ex sowie der Orientierung des Transponders 21 ermittelt werden.
Die Orientierung des Transponders 25 der zweiten Entfernungs- messeinrichtung 16 in Abhängigkeit von der Koordinate ykP, der gemessenen Entfernung Ey und der Breite B des Materiallagers 1 wird ebenfalls in dem Schritt 203 ermittelt. Die Ori- entierung des Transponders 25 kann in positiver oder negativer y-Richtung sein.
Darüber hinaus wird in dem Schritt 204 auch die Position des Transponders 25 in der y-Richtung ermittelt. Dies geschieht entsprechend der Positionsbestimmung für den Transponder 21 in der x-Richtung.
Anhand der nunmehr bestimmten Orientierung und Position der Transponder 21, 25 wird nun in einem Schritt 205 eine Transformation - in Figur 1 durch die den Ursprung U, den
Kalibrierpunkt KP, den Kranreferenzpunkt KR und den Transponder 25 verbindenden Pfeile veranschaulicht - gebildet. Die Transformation kann insbesondere in Form einer Transformati - onsmatrix gebildet sein. Diese kann einen rotatorischen Anteil und einen translatorischen Anteil aufweisen. Der
rotatorische Anteil lässt sich wiederum durch die Orientierung der Transponder 21, 25 beschreibenden Rotationsmatrizen beschreiben. Der translatorische Anteil lässt sich wiederum durch die Position der Transponder 21, 25 beschreibende
Translationsmatrizen beschreiben .
Die so gebildete Transformationsmatrix kann beispielsweise auf dem nicht gezeigten Speicher der Steuer- und Auswerteein- richtung 11 abgelegt sein. Im Betrieb werden die von der ersten und zweiten Messeinrichtung 14, 16 gemessenen Entfernungen Ex, Ey mittels der Transformationsmatrix in eine Position XKR, YKR umgerechnet. Somit kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 die Krankatze 12 zum Anfahren einer beliebigen Station in dem Materiallager 1 exakt ansteuern.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Kalibrieren eines ersten beweglichen Kranteils (6, 7) eines Krans (2), mit den Schritten:
Positionieren (201) des ersten beweglichen Kranteils (6,
7) über einem Kalibrierpunkt (KP) mit einer ersten vorbestimmten Koordinate (xKp ) in einem Referenzsystem (x, y) , Messen (202) einer ersten Entfernung (Ex) zwischen einem an dem ersten beweglichen Kranteil (6, 7) angebrachten ersten Sender-/Empfänger-Element (21) einer ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) und einem fest in dem Referenz - System (x, y) angeordneten, zweiten Sender-/Empfänger- Element (22) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14), Ermitteln (203) einer Orientierung des ersten Sender- /Empfänger-Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) in dem Referenzsystem (x, y) in Abhängigkeit von der ersten vorbestimmten Koordinate (xKp ) , der gemessenen ersten Entfernung (Ex) und einer ersten Umgebungsinformation (L) , und
Bilden (205) einer Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger- Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans (2) mittels des ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Elements (21, 22) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) gemessenen Entfernung (Ex) zur Bestimmung einer Position (XR ) des ersten beweglichen Kranteils (6, 7) im Referenzsystem
(x, y) · 2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass
zusätzlich zu dem ersten beweglichen Kranteil (6, 7) ein zweiter bezüglich des ersten Kranteils (6, 7) beweglicher Kranteil (12, 13) über dem Kalibrierpunkt (KP) mit der ersten und einer zweiten vorbestimmten Koordinate (xKp , yKp ) positioniert wird (201) , zusätzlich zu der ersten Entfernung (Ex) eine zweite Entfernung (Ey) zwischen einem an dem zweiten beweglichen Kranteil (12, 13) angebrachten, ersten Sender-/Empfänger- Element (25) einer zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) und einem an dem ersten beweglichen Kranteil (6, 7) angebrachten, zweiten Sender-/Empfänger-Element (21) der zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) gemessen wird (202), zusätzlich zu der Orientierung des ersten Sender- /Empfänger-Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) eine Orientierung des ersten Sender- /Empfänger-Elements (25) der zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) in dem Referenzsystem (x, y) in Abhängigkeit von der zweiten Koordinate (yKp ) , der zweiten gemessenen Entfernung (Ey) und einer zweiten Umgebungsinformation (B) ermittelt wird (203), und
die Transformation zusätzlich in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger- Elements (25) der zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans (2) mittels des ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Elements
(21, 25) der zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) gemessenen Entfernung (Ey) zur Bestimmung einer Position
(yKp ) des zweiten beweglichen Kranteils (6, 7) im Referenzsystem (x, y) gebildet wird (205) .
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass
eine Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21, 25) der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung (14, 16) in dem Referenzsystem (x, y) ermittelt wird
(204) , und
die Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Position und der ermittelten Orientierung gebildet wird
(205) .
4. Verfahren nach Anspruch 3 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) in dem Referenzsystem (x, y) in Abhängigkeit von der ersten vorbestimmten Koordinate (xKp ) , der ersten gemessenen Entfernung (Ex) und der ermittelten Orientierung des ersten Sen- der-/Empfänger-Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) ermittelt wird (204) und/oder
die Position des ersten Sender-/Empfänger-Elements (25) der zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) in dem Referenzsystem (x, y) in Abhängigkeit von der zweiten vorbestimmten Koordinate (yKp ) , der zweiten gemessenen Entfernung (Ey) und der ermittelten Orientierung des ersten Sen- der-/Empfänger-Elements (25) der zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16) ermittelt wird (204) .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bilden (205) der Transformation das Bilden einer Rotationsmatrix in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21, 25) der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung (14, 16) und/oder einer Translationsmatrix in Abhängigkeit von der ermittelten Position des ersten Sender-/Empfänger- Elements (21, 25) der ersten und/oder zweiten Entfernungsmesseinrichtung (14, 16) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Position des Kalibrierpunkts (KP) in Abhängigkeit von der Genauigkeit der ersten und/oder zweiten Umgebungs- information (B, L) gewählt wird (200) .
Verfahren nach Anspruch 6 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kalibrierpunkt (KP) außerhalb eines Toleranzbereichs (TB) um einen Mittelwert (MW) der UmgebungsInformation (L) gewählt wird (200) . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kalibrierpunkt (KP) in Abhängigkeit von einer Po sitionsinformation (KB) des ersten Sender-/Empfänger- Elements (21, 25) der ersten und/oder zweiten Entfernungs messeinrichtung (14, 16) bezüglich des ersten und/oder zweiten Kranteils (6, 7, 12, 13) gewählt wird (200) .
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und zweite Entfernung (Ex, Ey) entlang zueinander senkrechter Achsen (x, y) gemessen werden (202) .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste bewegliche Kranteil (6, 7) als Kranbrücke und/oder das zweite bewegliche Kranteil (12, 13) als Krankatze ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kranbrücke (6, 7) und die Krankatze (12, 13) entlang senkrechter Achsen (x, y) zueinander verfahrbar sind .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und/oder zweite Entfernungsmesseinrichtung (14, 16) zum Messen der ersten und/oder zweiten Entfernung (Ex, Ey) ein Funksignal verwendet (202) .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und/oder zweite Umgebungsinformation (B, L) als Dimension eines das erste und/oder zweite Kranteil (6, 7, 12, 13) aufweisenden Materiallagers ausgebildet Verfahren zum Betreiben eines Krans (2), wobei eine Position (XRR, YK ) eines ersten und/oder zweiten beweglichen Kranteils (6, 7, 12, 13) in einem Referenzsystem (x, y) in Abhängigkeit von einer nach einem der Ansprüche 1 bis 13 gebildeten Transformation bestimmt wird.
Kran (2 ) , mit :
einem ersten beweglichen Kranteil (6, 7),
einer Einrichtung (11) zum Positionieren des ersten beweglichen Kranteils (6, 7) über einem Kalibrierpunkt (KP) mit einer ersten vorbestimmten Koordinate (xKp ) in einem Referenzsystem (x, y) ,
einer ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) mit einem ersten und zweiten Sender-/Empfänger-Element (21, 22), wobei das erste Sender-/Empfänger-Element (21) an dem ersten beweglichen Kranteil (6) angebracht und das zweite Sender-/Empfänger-Element (22) fest im Referenzsystem (x, y) angeordnet ist, wobei die erste Entfernungsmesseinrichtung (14) dazu eingerichtet ist, eine erste Entfernung (Ex) zwischen dem ersten und zweiten Sender- /Empfänger-Element (21, 22) zu messen,
einer Einrichtung (11) zum Ermitteln einer Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) in dem Referenzsystem (x, y) in Abhängigkeit von der ersten vorbestimmten Koordinate (xKp ) , der gemessenen ersten Entfernung (Ex) und einer ersten Umgebungsinformation (L) , und
einer Einrichtung (11) zum Bilden einer Transformation in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung des ersten Sender-/Empfänger-Elements (21) der ersten Entfernungsmesseinrichtung (14) für ein Transformieren einer im Betrieb des Krans (2) mittels des ersten und zweiten Sen- der-/Empfänger-Elements (21, 22) gemessenen Entfernung (Ex) zur Bestimmung einer Position (XR ) des ersten beweglichen Kranteils (6, 7) in dem Referenzsystem (x, y) .
EP13798980.2A 2013-02-14 2013-11-22 Verfahren zum kalibrieren eines beweglichen kranteils eines krans Withdrawn EP2956399A1 (de)

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