ES2226091T3 - Sistema automatico de guiado de una grua portico para una maquina de manipulacion de contenedores. - Google Patents
Sistema automatico de guiado de una grua portico para una maquina de manipulacion de contenedores.Info
- Publication number
- ES2226091T3 ES2226091T3 ES98900090T ES98900090T ES2226091T3 ES 2226091 T3 ES2226091 T3 ES 2226091T3 ES 98900090 T ES98900090 T ES 98900090T ES 98900090 T ES98900090 T ES 98900090T ES 2226091 T3 ES2226091 T3 ES 2226091T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- container handling
- machine
- container
- gps
- containers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 26
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- VJYFKVYYMZPMAB-UHFFFAOYSA-N ethoprophos Chemical compound CCCSP(=O)(OCC)SCCC VJYFKVYYMZPMAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 4
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 238000009418 renovation Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C19/00—Cranes comprising trolleys or crabs running on fixed or movable bridges or gantries
- B66C19/007—Cranes comprising trolleys or crabs running on fixed or movable bridges or gantries for containers
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0276—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle
- G05D1/0278—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle using satellite positioning signals, e.g. GPS
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0287—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles involving a plurality of land vehicles, e.g. fleet or convoy travelling
- G05D1/0291—Fleet control
- G05D1/0297—Fleet control by controlling means in a control room
-
- 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
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/40—Correcting position, velocity or attitude
- G01S19/41—Differential correction, e.g. DGPS [differential GPS]
-
- 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
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/42—Determining position
- G01S19/43—Determining position using carrier phase measurements, e.g. kinematic positioning; using long or short baseline interferometry
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Control And Safety Of Cranes (AREA)
Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN SISTEMA AUTOMATICO DE DIRECCION DE UNA MAQUINA DE MANIPULACION DE CONTENEDORES, POR EJEMPLO, UNA GRUA PUENTE MOVIL (10), CON EL FIN DE HACER QUE LA MAQUINA DE MANIPULACION DE CONTENEDORES SE MUEVA A LO LARGO DE LINEAS RECTAS, DETERMINADAS POR FILAS DE CONTENEDORES O POR UNA VIA DE FERROCARRIL O EQUIVALENTE. EL SISTEMA DE DIRECCION COMPRENDE UN SISTEMA DE NAVEGACION INSTALADO EN EL CAMPO DE CONTENEDORES, EL CUAL DETERMINA LA LINEA DE FUNCIONAMIENTO DESEADA POR MEDIO DE DOS PUNTOS COLOCADOS ARBITRARIAMENTE, Y MANTIENE LA MAQUINA DE MANIPULACION DE CONTENEDORES (10) EN LA LINEA DESEADA, A FIN DE PERMITIR UNA TRANSFERENCIA DE CONTENEDORES. EL SISTEMA DE DIRECCION SE BASA EN UN SISTEMA DE NAVEGACION GPS, QUE INCLUYE UN APARATO GPS FIJO, MONTADO EN UNA ESTACION DE TIERRA FIJA (21) Y APARATOS GPS MOVILES (24), MONTADOS EN LAS MAQUINAS (10) DE MANIPULACION DE CONTENEDORES, QUE SE MUEVEN EN LA ZONA CERCANA, ESTANDO EL APARATO GPS (24) EN CONDICIONES DE RECIBIR SEÑALES DELOS SATELITES DEL SISTEMA GPS, A FIN DE DETERMINAR LOS LUGARES DE LOS APARATOS GPS. ADEMAS, EN LA ESTACION FIJA DE TIERRA (21) Y EN LAS MAQUINAS (10) MOVILES DE MANIPULACION DE CONTENEDORES, SE HAN MONTADO APARATOS DE RADIO (23, 25), POR MEDIO DE LOS CUALES SE TRANSMITE UNA SEÑAL DE CORRECCION DE LA POSICION DESDE EL RADIO TRANSMISOR (23) DE LA ESTACION FIJA DE TIERRA A LOS RECEPTORES DE RADIO MOVILES (25) DE LAS MAQUINAS (10) DE MANIPULACION DE CONTENEDORES.
Description
Sistema automático de guiado de una grúa pórtico
para una máquina de manipulación de contenedores.
La invención está relacionada con un sistema de
guiado automático para una máquina de manipulación de contenedores,
con el fin de hacer que una máquina de manipulación de
contenedores, tal como una grúa pórtico móvil, una carretilla
puente, o equivalente, pueda desplazarse a lo largo de líneas rectas
determinadas por filas de contenedores o mediante una pista de rail
o equivalente, cuyo sistema de guiado automático comprende un
sistema de navegación basado en un sistema de posicionamiento por
satélite, cuyo sistema de navegación incluye un aparato GPS
estacionario montado en una estación terrena estacionaria y aparatos
GPS móviles montados en las máquinas de manipulación de
contenedores que se desplazan en un área cercana, cuyos aparatos
GPS están equipados para recibir las señales de los satélites del
sistema GPS, con el fin de terminar las posiciones de los aparatos
GPS, así como también los aparatos de radio montados en la estación
terrena estacionaria y en las máquinas de manipulación de
contenedores móviles, con el fin de transmitir una señal de
corrección de posición desde el radiotransmisor de la estación
terrena estacionaria a los radiorreceptores móviles de las máquinas
de manipulación de contenedores, con el fin de direccionar la
máquina de manipulación de contenedores para desplazarse a lo largo
del trayecto del recorrido deseado con el fin de permitir la
transferencia de los contenedores.
En la memoria técnica siguiente, una máquina de
manipulación de contenedores que se entiende que es una grúa
pórtico móvil (grúa pórtico de ruedas de goma, RTG), que se utiliza
en los puertos y en los terminales de tierra interiores para
transferir y apilar los contenedores, y para cargar y descargar los
camiones, remolques y trenes. La invención puede, no obstante, ser
aplicada también en forma equivalente a una carretilla pórtico para
los contenedores. Las grúas pórtico móviles se fabrican, en
cumplimiento con los requisitos del cliente, en distintos tamaños,
los cuales están dimensionados de forma que, como regla en general,
puedan equiparse con 4 ... 8 filas de contenedores dentro del
espacio del recorrido de la grúa, dentro de cuyas filas la grúa
puede apilar 4 ... 6 contenedores uno encima del otro, y un después
de otro, con tantos contenedores como permita el ancho de la vía
disponible y mediante el sistema logístico. Dentro del ancho de la
vía de la grúa pórtico móvil, la fila de contenedores en el extremo
lateral, como regla general, se permite que permanezca vacía de
forma que los camiones que traen y recogen los contenedores puedan
desplazarse a lo largo de esta calle hasta el emplazamiento
correcto. Por ejemplo, en una grúa pórtico móvil típica, en la que
el ancho de la vía de la grúa acomoda seis filas de contenedores
más una calle de manipulación de contenedores y cuatro contenedores
uno encima de otro en la dirección vertical, el ancho de la vía de
la grúa es del orden de 23 metros y la altura de 21 metros. Así
pues, el equipo es de un tamaño muy grande.
La construcción del bastidor de una grúa pórtico
móvil (RTG) es tal que en primer lugar, en cada lado de la grúa,
existen unas ruedas, sobre las cuales se montan patas de soporte de
alta carga. En la parte superior de las patas de soporte, existe un
pórtico que interconecta las platas situadas en cada lado de la
grúa. Sobre el pórtico, se monta un carro de rodadura que se
desplaza substancialmente en dirección lateral, cuyo carro de
rodadura está provisto con un dispositivo de agarre de
contenedores, denominado carro repartidor, el cual está suspendido
sobre cables de izado sobre el carro de rodadura. En un terminal en
donde se utilicen las grúas pórtico móviles, las filas de
contenedores se colocan usualmente en cumplimiento con líneas
pintadas sobre el terreno. Las líneas están pintadas usualmente
basándose en una medida por láser, de forma que las filas de
contenedores sean rectas. En los grandes puertos y equivalentes en
donde se utilice dicho equipamiento, las filas de contenedores son,
por regla general, muy largas, por ejemplo de una longitud de
aproximadamente 300 ... 400 metros.
En terminales en donde se utilizan las grúas
pórtico móviles, las filas de contenedores están dispuestas por
bloques, en los cuales existe, como regla general, u cierto número
de filas de contenedores juntos lado con lado, por ejemplo, seis
filas de contenedores dispuestos lado con lado, y además de los
mismos una calle de manipulación de contenedores. Cuando un
contenedor está siendo transferido a un apilamiento en el
emplazamiento deseado, en la primera etapa el dispositivo de
manipulación de contenedores es llevado a la posición en el bloque
en la cual se supone que tiene que colocarse el contenedor. Después
de ello, el camión que trae el contenedor se desplaza, por ejemplo,
a lo largo de la calle de manipulación de contenedores hasta el
emplazamiento correcto debajo de la máquina de manipulación de
contenedores, de forma que el carro repartidor puede agarrar el
contenedor colocado sobre el camión y elevar el contenedor fuera de
la plataforma del camión. El contenedor es izado hasta una altura
suficiente, después de lo cual el carro de rodadura es transferido
hacia el lado del emplazamiento de la fila correcta de
contenedores, en donde el contenedor desciende hasta su posición.
Cuando un contenedor se saca del apilamiento, el procedimiento es
similar, pero por supuesto en el orden inverso.
El control de una máquina de manipulación de
contenedores, tal como una grúa pórtico móvil, exclusivamente
manual es difícil debido al gran tamaño de las máquinas y porque es
posible que tenga que guiarse la máquina a través de largas
distancias en línea completamente recta en espacios muy estrechos.
Esto es por lo que, a la vista de tener que guiar una máquina de
manipulación de contenedores en forma recta por encima de
apilamientos de contenedores, se han desarrollado varios medios
auxiliares que guían las máquina automáticamente, de forma que la
máquina de manipulación de contenedores se desplace con precisión a
lo largo de una línea recta por encima de los apilamientos de
contenedores. En tal caso, típicamente, el operario de la máquina
determina la velocidad de la máquina de manipulación de
contenedores, y la dirección opera automáticamente por los medios
de un ordenador o de cualquier otro controlador equivalente.
Tal como se ha expuesto anteriormente, existen
diferentes tipos de medios auxiliares que tienen por objeto el
guiado a lo largo de una línea recta, y los medios auxiliares más
antiguos de este tipo operan por los medios de un cable guía
instalado en el suelo, en donde la conexión de una antena o antenas
montadas sobre la grúa pórtico móvil mide(n) la posición del
cable debajo de la máquina, y dirigen la máquina de forma que
permanezca sobre el cable. No obstante, es un inconveniente de
dicho sistema que la instalación del cable en el suelo es
laboriosa, y en donde el cable puede dañarse cuando se mueva el
terreno o bien esté sujeto a los efectos de la congelación y
descongelación. Así mismo, cuando se monta una nueva línea de
guiado o se desplace una vieja, tiene que llevarse a cabo un gran
trabajo de instalación, y en consecuencia las líneas de guiado no
pueden cambiarse de forma rápida.
Los medios auxiliares más recientes incluyen
medios, por ejemplo, de un tipo en el cual se atornillan en el
suelo unas bandas de acero o unas placas metálicas
correspondientes, es decir, en el terreno, con ciertos intervalos,
por ejemplo con una separación de 5 metros. En tal caso, las
antenas fijadas sobre la grúa pórtico móvil miden la posición de
las placas metálicas siempre que la máquina se desplace sobre una
placa. El ordenador de la máquina de manipulación de contenedores
dirige la máquina de forma que se obligue a seguir la fila de
placas metálicas. En comparación con el sistema primeramente
descrito anteriormente, es una ventaja de dicho sistema que puede
ser instalado de forma más rápida, pero incluso ahora las líneas de
desplazamiento no pueden cambiarse sin un trabajo de instalación
que precisa de mucho tiempo.
El sistema de guiado más reciente incluye también
sistemas que operan por medios de transpondedores montados en el
suelo. En dicho sistema, los transpondedores se encuentran
instalados en agujeros que han sido perforados en el suelo a
ciertas distancias, por ejemplo con una separación de 5 metros. La
antena o antenas montadas en la grúa pórtico móvil miden de nuevo la
posición de los transpondedores siempre que la grúa se desplaza
sobre dicho transpondedor. En tal caso, el ordenador direcciona la
grúa pórtico móvil de forma que siga la fila de transpondedores.
Este sistema incluye también el mismo inconveniente que el descrito
anteriormente, es decir, el trabajo de instalación es laborioso, y
siendo lento el cambio de las líneas de guiado.
Un sistema de guiado adicional del puente grúa
del arte anterior es tal que existe pintada sobre el suelo una
banda sobre el campo del terminal, es decir, sobre el suelo, cuya
banda es observada por medios de una cámara. Así pues, una cámara
fijada a la grúa observa la línea pintada situada debajo de la grúa
y guía la grúa de forma que permanezca sobre la línea pintada.
También en dicho sistema, un inconveniente es el cambio lento de
las líneas de guiado, incluso aunque el pintado de una nueva línea
de guiado pueda llevarse a cabo de forma más rápida que, por
ejemplo, con la instalación de transpondedores en el suelo. No
obstante, el punto más débil como inconveniente de los sistemas
basados en cámaras es su susceptibilidad a la contaminación, lluvia,
nieve y en las condiciones de iluminación deficiente.
Con respecto al arte previo, se hace referencia a
las publicaciones WO 91/09375 y WO 91/09275. La publicación WO
91/09375 expone la aplicación de datos de corrección GPS
diferenciales para mejorar la precisión en la medida de la posición
de un vehículo equipado con un receptor GPS. Una estación base
equipada con GPS transmite las desviaciones calculadas al vehículo
utilizando radiocomunicaciones de datos. Más específicamente, la
publicación WO 91/09375 expone el uso de un sistema de navegación
basado en GPS, incluyendo un aparato de GPS montando en una
estación terrena estacionaria y aparatos GPS móviles montados en
los vehículos, para determinas las posiciones de los aparatos GPS.
Además de ello, expone aparatos de radio montados en la estación
terrena estacionaria y en los vehículos, de forma que se transmita
la señal de corrección de la posición desde el radiotransmisor de
la estación terrena estacionaria a los receptores de radio móviles
de los vehículos, con el fin de guiar el vehículo para que se
desplace a lo largo del trayecto de desplazamiento deseado.
Adicionalmente, la publicación WO 91/09375 expone el uso de una
secuencia de segmentos lineales (entre otros tipos de curvas),
definidos cada uno mediante dos modos, para representar la ruta a
seguir por el vehículo.
La publicación WO 91/09275 expone otro sistema de
guiado de vehículos utilizando los datos de corrección del GPS
diferencial para mejorar la precisión de la medida de la
posición.
Se hace referencia adicional a las publicaciones
WO 91/02890, WO 95/31759, EP 679975 y EP 494499. De estas
publicaciones, la publicación WO 94/02890 describe un vehículo que
tiene por objeto la transferencia de contenedores y está provisto
con un guiado automático, cuyo control en un área del puerto se
basa en los postes de señales que hayan sido erigidos en las áreas y
que reflejan las microondas y sobre un mapa del área del puerto. Es
un problema en esta solución que tienen que erigirse estructuras
fijas en el área del puerto para el control. Por el contrario, en
la publicación WO 95/31759 se describe un tractor sin tripulación,
cuyo control está basado en un mapa digitalizado del área de
trabajo programado por adelantado en el sistema de control, y con el
uso de un sistema de posicionamiento por satélite. Un inconveniente
es la naturaleza complicada del sistema. La publicación EP 679975
describe un sistema altamente complicado para el control de un
vehículo sin tripulación haciendo uso de un sistema de
posicionamiento por satélite, y la publicación EP 494499 describe la
monitorización del desplazamiento de un vehículo por medios de un
sistema de posicionamiento por satélite.
El objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de guiado automático de un nuevo tipo para
una máquina de manipulación de contenedores, cuyo sistema no
incluye los puntos débiles y los inconvenientes que fueron
descritos anteriormente, y que son peculiares de los sistemas del
arte previo, y por medio de cuyo sistema se consigue una mejora
considerable en comparación con los sistemas existentes.
A la vista de la consecución de los objetivos, la
invención está caracterizada principalmente porque, con el fin de
evitar las ranuras de desgaste en las ruedas de los dispositivos de
manipulación de contenedores en las líneas de guiado en el campo
terminal, el sistema de guiado de la máquina de manipulación de
contenedores ha sido configurado, por medios de programación, para
que en lugar de una línea de guiado, utilizar dos o más líneas de
guiado situadas una al lado de la otra, dentro del alcance del
ancho de la calle de guiado disponible.
En dicho caso, es preferible configurar el
sistema de guiado para cambiar la línea de guiado automáticamente
en los intervalos deseados.
El sistema de acuerdo con la invención para la
medida de la dirección y de la posición de la máquina de
manipulación de contenedores puede ser utilizado como un sistema de
posicionamiento y localización de contenedores individuales.
En dicho caso, de acuerdo con una realización
adicional, el guiado automático de la máquina de manipulación de
contenedores se ha configurado para que localice el carro de
rodadura o el mecanismo de desplazamiento lateral de la máquina de
manipulación de contenedores en la posición correcta para recoger o
apilar un contenedor haciendo uso de la información concerniente a
la posición xy del contenedor almacenada en la memoria y haciendo
uso de la información concerniente a la posición xy de la máquina
de manipulación de contenedores medida por el sistema de
navegación. De acuerdo con una realización, se utiliza una
combinación de las dos realizaciones anteriores antes
mencionadas.
El sistema puede estar provisto con un ordenador,
mediante cuyos medios el guiado y el control de las máquinas de
manipulación de contenedores puede ejecutarse totalmente en forma
automática sin ningún control manual. No obstante, puede ser
recomendable que las máquinas de manipulación de contenedores estén
provistas además con control manual y medios operativos.
Por los medios de la invención se proporciona una
ventaja significativa con respecto a las soluciones del arte
previo, y debiéndose mencionar una ventaja en concreto en la
definición de nuevas líneas de guiado sin ningún trabajo de
instalación o de pintura que tenga que ser aplicado en el campo de
los contenedores. Por los medios del sistema de acuerdo con la
invención, se consigue un guiado de alta precisión en la máquina de
manipulación de contenedores, y además por los medios del sistema
de acuerdo con la invención al mismo tiempo es posible controlar un
gran número no predeterminado de máquinas manipuladoras de
contenedores. La formación de las ranuras en las líneas de guía
puede reducirse substancialmente, en comparación con el arte previo,
en cuyo caso la renovación del pavimento es substancialmente menos
frecuente que anteriormente. Las ventajas adicionales y las
funciones características de la invención se deducirán de la
siguiente descripción detallada de la invención.
A continuación se expondrá la invención a modo de
ejemplo con referencia a las figuras de los dibujos adjuntos.
La figura 1A es una vista lateral de una grúa
pórtico móvil (grúa pórtico con ruedas de goma, RTG), a la cual
puede aplicarse el sistema de guiado automático de acuerdo con la
invención.
La figura 1B muestra una grúa pórtico móvil (grúa
pórtico con ruedas de goma, RTG) tal como se muestra en la figura1A
vista en la dirección de desplazamiento.
La figura 2 es una ilustración totalmente
esquemática de una realización preferida de un sistema de guiado de
acuerdo con la invención.
Las figuras 3 ... 6 muestran varias operaciones
del sistema de guiado automático de acuerdo con la invención en la
forma de diagramas de bloques.
Las figuras 7A y 7B muestran la forma en la cual
pueden reducirse substancialmente la formación de ranuras en el
área terminal o en el campo de contenedores.
La máquina de manipulación de contenedores que se
muestra en las figuras 1A y 1B es una grúa pórtico móvil 10 (grúa
pórtico de ruedas de goma, RTG), que comprende las ruedas 11
equipadas en cada lado de la máquina, cuyas ruedas soportan
substancialmente las patas de soporte vertical 12. En el extremo
superior de las patas de soporte 12, se ha instalado un puente de
dirección transversal 13, el cual interconecta las mencionadas
patas de soporte 12 situadas en ambos lados de la máquina. Sobre
el soporte del puente 13, se monta un carro de rodadura 14, el cual
puede desplazarse a lo largo del puente 13 en la dirección
transversal de la máquina. Sobre el carro de rodadura 14, por
medios de los cables de izado 15, se suspende el carro repartidor
16, el cual es desplazable en la dirección vertical y mediante
cuyos medios se agarran los contenedores con vista a su
transferencia. La figura 1B muestra en particular la forma en la
cual se apilan los contenedores en el área terminal en varias filas
situadas lado con lado, siendo el numero de las mencionadas filas
en el caso de la figura 1B de seis filas adyacentes en cada bloque.
Las filas de contenedores forman un bloque, de forma que cada
bloque incluye además una calle libre 2 de manipulación de
contenedores. La máquina de manipulación de contenedores 10 opera
por encima de las filas de contenedores, de forma que las ruedas 11
situadas en cada lado de la máquina se desplazan en cada lado del
bloque mientras que las filas de contenedores y la calle 2 de
manipulación de contenedores permanecen entre las ruedas 11 y las
patas de soporte 12. Aunque en la siguiente descripción el sistema
de acuerdo con la invención está descrito expresamente en la
aplicación a una grúa pórtico móvil tal como se muestra en las
figuras 1A y 1B, el sistema puede ser utilizado también, por
ejemplo, para el guiado de una carretilla pluma para contenedores,
de un tamaño menor que el dispositivo anteriormente descrito.
La carretilla puente para contenedores y puertos
que utilizan las carretillas puente difieren de las grúas pórtico
móviles, de forma que la carretilla puente apila los contenedores
en una fila solamente, y típicamente solo de 2 a 3 contenedores uno
encima del otro. Entre las filas de los contenedores, existe un
espacio libre de forma que la carretilla puente puede desplazarse
sobre cada fila. Así mismo, la carretilla grúa de por sí soporta y
transfiere los contenedores a través de largas distancias, y no
precisa de camiones o remolques de ayuda en su funcionamiento.
La posición y preferiblemente también el rumbo o
dirección de la máquina de manipulación de contenedores 10 en el
área terminal están determinados por los medios de un equipo de
navegación, mediante cuyos medios al menos se controla el guiado en
línea recta de la máquina de manipulación de contenedores en las
filas de contenedores, y de las unidades que componente dichas
filas. El equipo de navegación puede operar con varias formas
alternativas distintas, pero será posible considerar un equipo de
navegación basado en el sistema de posicionamiento por satélite
para que sea la realización preferida de un equipo de navegación, y
se hacen intentos para ilustrar el mencionado equipamiento
esquemáticamente por los medios de la figura 2.
Tal como es bien conocido, el sistema de
posicionamiento por satélite (GPS) está basado en los satélites
Navstar que circulan alrededor del globo terráqueo, y siendo el
numero de satélites de aproximadamente 24. Estos satélites, cuatro
de los cuales se muestran esquemáticamente en la figura 2 y
designados con el numeral de referencia 20, transmiten un código, el
cual es recibido por el dispositivo de posicionamiento por
satélite, para el cual el dispositivo GPS de asignación será
utilizado en la siguiente descripción. El dispositivo GPS utiliza
al menos cuatro satélites al mismo tiempo, y por los medios del
dispositivo se miden las distancias desde los mencionados satélites,
y el apuntamiento de la antena del dispositivo GPS en el sistema
XYZ de coordenadas se determina por los medios de la triangulación.
Tal como se indica en la figura 2, los dispositivos GPS 24 con las
antenas se han instalado en cada máquina de manipulación de
contenedores 10, y adicionalmente, sobre la estación terrena 21
(por ejemplo, el edificio terminal o una estructura correspondiente
situada en un área próxima), se instala el dispositivo GPS
correspondiente 22 con la antena, cuyo dispositivo es por tanto
estacionario. La precisión de la determinación de la posición GPS se
ha mejora esencialmente por los medios de una técnica diferente, la
cual utiliza expresamente el dispositivo GPS 22 situado en la
estación terrena estacionaria 21, además de los dispositivos GPS
móviles 24.
El funcionamiento del sistema tal como se muestra
en la figura 2 es substancialmente como sigue a continuación. Los
satélites transmiten un código constantemente a través del día y la
noche, tal como se expuso ya anteriormente. Los dispositivos GPS
móviles instalados en las máquinas de manipulación de contenedores
10 reciben las señales transmitidas por al menos cuatro satélites,
y las posiciones de los dispositivos GPS móviles 24 quedan
determinadas basándose en estas señales. Las señales transmitidas
por los mismos cuatro satélites 20 son recibidas también por el
dispositivo GPS 22 de la estación terrena estacionaria 21, y la
posición del dispositivo GPS estacionario 22 se determina por los
medios de calculo basado en estas señales. Puesto que la posición
del dispositivo GPS estacionario 22 es conocida con precisión, sobre
esta base es posible determinar el error incluido en la
determinación de la posición basándose en las señales que llegan de
los satélites 20. Puesto que la distancia entre el dispositivo GPS
estacionario 22 y los dispositivos GPS móviles 24 en relación con
la distancia entre los satélites 20 y el dispositivo GPS
estacionario 22 es pequeña e insignificante, el error incluido en
las señales recibidas por los dispositivos GPS 24 pueden
considerarse que es el mismo que el error en el caso del
dispositivo GPS estacionario 22. Adicionalmente, en la estación
terrena estacionaria 21 y en las máquinas de manipulación de
contenedores 10, se han instalado aparatos de radio, por ejemplo,
módems de radio, y conectas las antenas de radio 23, 25, y por estos
medios las señales de corrección para la determinación de la
posición se transmiten desde la estación terrena 21 a las máquinas
de manipulación de contenedores 10. La precisión de la determinación
de la posición GPS se ha mejora adicionalmente en una medida
substancial por los medios de una técnica de medida de la fase de
la onda portadora, mediante cuyos medios puede mejorarse la
precisión de la medida GPS hasta un orden de magnitud de un
centímetro. En dicho caso, el dispositivo GPS instalado en la
estación terrena y los dispositivos GPS móviles comparan también las
ondas de la portadoras de las señales GPS entre sí, sobre cuya base
se lleva a cabo la comparación del ajuste de precisión final de la
determinación de la posición. Los dispositivos que utilizan esta
técnica están designados como GPS RTK (Cinemática en Tiempo
Real).
Así pues, la estación terrena estacionaria 21
comprende una unidad de control, la cual incluye un dispositivo GPS
y una antena conectada 22 y un módem por radio o bien un aparato
transmisor/receptor de radio respectivo y una antena conectada 22.
Los dispositivos correspondientes están también montados en las
máquinas de manipulación de contenedores 10. Así pues, la señal de
corrección se transmite desde la estación terrena 21 hacia las
máquinas de manipulación de contenedores 10 como una señal de
radio, y la radiofrecuencia que se utiliza es una frecuencia de
radio distinta específica de cada terminal. Adicionalmente, las
máquinas de manipulación de contenedores 10 incluyen un ordenador o
bien un dispositivo de programación equivalente conectado a la
unidad de control, así como también los actuadores necesarios y los
engranajes motrices para controlar las ruedas de la máquina de
manipulación de contenedores. La solución mostrada en la figura 2
es muy esquemática y simplificada, y se proporcionará una
descripción más detallada del sistema y de su funcionamiento en
forma de diagramas de bloques en las figuras 3 ... 6.
En la figura 3, primeramente, la operación del
guiado automático de una máquina de manipulación de contenedores se
muestra como un diagrama de bloques. Primeramente, el sistema
comprende un bloque 101 para medir la posición y el rumbo de la
máquina, de cuyo bloque se proporcionará más adelante una
ilustración más detallada como diagrama de bloques en la figura 4.
El bloque 101 para la medida de la posición y el rumbo proporciona
el sistema con la información sobre la posición xy y sobre la
dirección H de la máquina. En una aplicación de manipulación de
contenedores, la posición de la altura z de la máquina no varía
hasta una medida substancial, y también los ángulos de inclinación
son muy pequeños, de forma que en esta conexión, es totalmente
adecuado tratar con la determinación de la posición y dirección en
un solo plano. Se conoce totalmente que, cuando se conocen la
posición de un punto x,y y la dirección de la máquina, las
posiciones de los demás puntos x,y de la máquina pueden ser
calculados. Adicionalmente, el sistema incluye un bloque 102 para
el almacenamiento de la dirección y posición de la máquina, cuyo
bloque almacena la mencionada posición y dirección cuando se
activan las señales de control, por ejemplo por los medios de las
teclas 113, 114, o por medio de controles equivalentes. El bloque
de almacenamiento 102 calcula además las ecuaciones de las líneas
del objetivo de la máquina, además de las posiciones almacenadas,
por ejemplo, de la forma ilustrada en el diagrama de bloques de la
figura 5. Para el cálculo de una línea de objetivo, se precisan las
coordenadas de solo dos puntos situados sobre la línea. Si la línea
no está determinada expresamente sobre la base del punto cuyas
coordenadas se obtienen del bloque 101 de medida de la posición y
del rumbo, los datos en la dirección tiene que ser utilizados
posiblemente para calcular la posición de algún otro punto deseado
de la máquina. El bloque de almacenamiento 102 almacena las
ecuaciones de las líneas de objetivo en una base de datos o en la
memoria 103 del ordenador. Puesto que las líneas de objetivo son
líneas de desplazamiento rectilíneo, la ecuación calculada para
cada línea puede ser representada en la forma Ax + By + C = 0, en
donde las invariables A, B y C son los parámetros que definen la
línea. Los parámetros pueden ser calculados, por ejemplo, por los
medios de las ecuaciones siguientes:
(1)H_{ref} =
arc \ tang \ 2 \ (y_{2} - y_{1}, \ x_{2} -
x_{1})
(2)A = sen \
H_{ref}
(3)B = -cos \
H_{ref}
(4)C =
-(Ax_{1} +
By_{1})
En las fórmulas anteriores, H_{ref} es la
dirección de la línea de objetivo recta, y x_{1}, y_{1} y
x_{2}, y_{2} son dos puntos sobre la línea de objetivo. Por
supuesto, la base de datos 103 puede incluir ecuaciones de varias
líneas de objetivo distintas, de entre las cuales se selecciona la
línea deseada en cada caso en particular. Las líneas de objetivo de
la base de datos 103 pueden ser suministradas también o almacenadas
numéricamente por medios de un dispositivo de programación adecuado
109, por ejemplo un ordenador, o por medios de radiocomunicaciones,
por ejemplo por medios del módem 117 o un aparato de radio
equivalente.
El sistema incluye además un controlador 104, el
cual lee la ecuación de la línea de objetivo a partir de la base de
datos 103, y el cual lee la posición y la dirección de la máquina
en el bloque 101 de medida de la posición y rumbo. El controlador
104 compara la posición y la dirección de la máquina con la posición
y la dirección de la línea de objetivo, y basándose en esto,
controla la máquina por los medios de los actuadores 106 o por otros
actuadores correspondientes de forma que la máquina permanezca
sobre la línea deseada. El controlador 104 lee también la velocidad
deseada de la máquina, bien en el control manual 105 o en el
ordenador 110, e intenta impulsar la máquina a lo largo de la línea
deseada a la velocidad deseada. Un modo posible de llevar a cabo
dicho control es por medio de lo que se denomina como controlador de
realimentación, el cual calcula primeramente la distancia d del
vehículo desde la línea recta:
(5)d = (Ax_{0}
+ By_{0} + C)/ \sqrt{A^{2} +
B^{2}}
En la fórmula (5), x_{0} e y_{0} son la
posición medida del punto de la máquina que se supone que sigue la
línea de objetivo. En un caso ideal, el punto es el mismo punto que
se utilizó para exponer la línea de objetivo. A continuación, el
controlador 104 intenta controlar y guiar la máquina con la
curvatura del trayecto deseado k:
(6)k = K1
\cdot d + K2 \cdot
d_{H}
En la fórmula (6), d_{H} se refiere a la
diferencia entre la dirección del desplazamiento de la máquina y la
dirección (H_{ref}) de la línea de objetivo, y K1 y K2 con los
coeficientes de ganancia necesarios con el fin de sintonizar el
control. Tal como es bien conocido, en el caso de la mayoría de los
vehículos terrenos, la dirección de desplazamiento de la máquina y
la dirección del bastidor de la máquina están interenlazados entre
sí a través de una ecuación cinemática, la cual puede ser derivada.
En particular, en el caso de una grúa pórtico móvil, cuando las
ruedas de la grúa pórtico móvil hayan sido bloqueadas en la
posición de desplazamiento, la dirección del bastidor de la máquina
y la dirección de desplazamiento de un punto (o antena) situadas en
la línea central A-A de la máquina transversal a la
dirección de desplazamiento puede considerarse que es la misma, con
una precisión suficiente.
Después de lo anterior, la curvatura del trayecto
calculado se convierte a señales de guiado para los actuadores 106
de la máquina. La conversión depende del tipo de los actuadores, de
los cuales existen diferentes tipos, en este caso en particular,
con el guiado de un tipo para una grúa pórtico móvil basado en la
diferencia de velocidad entre el conjunto de las ruedas de la parte
izquierda y el conjunto de ruedas del lado derecho, cuyo guiado es
similar, por ejemplo, al de los vehículos de tipo de oruga, los
cuales son guiados mediante la reducción o la aceleración de los
conjuntos de las ruedas del lado izquierdo o derecho. La
manipulación de los vehículos y el equipo de guiado de muchos otros
tipos es similar y no provoca ninguna diferencia en el método de
control. Por ejemplo, en el caso de una carretilla puente para
contenedores, el guiado está basado en el control de giro de las
ruedas 107, pero el método de control sería similar incluso en
dicho caso.
En el caso de una grúa pórtico móvil, la máquina
es guiada por los medios de los conjuntos de ruedas en el lado
izquierdo y derecho de la máquina, y por los medios de las
transmisiones motrices 106 en los conjuntos de las ruedas, por
cuyos medios se controlan las velocidades (v_{izquierda} y
V_{derecha}) de los conjuntos de ruedas del lado izquierdo y
derecho. En dicho caso, la curvatura del trayecto deseado se
convierte en puntos configurados de velocidad para los conjuntos de
las ruedas, por ejemplo, por los medios de un par de fórmulas:
(7)v_{izquierda} = v -
Rkv
(8)v_{derecha}
= v +
Rkv
En estas fórmulas, v es el punto configurado de
velocidad leído por el controlador 104, y R es la distancia entre
el conjunto de las ruedas del lado izquierdo, y el conjunto de las
ruedas del lado derecho. En el caso de una carretilla puente, el
valor calculado de curvatura sería convertido al ángulo de giro
deseado de las ruedas de giro 107 por medio de las ecuaciones, cuyas
ecuaciones pueden ser derivadas fácilmente.
El ordenador 110 puede ser utilizado para la
automatización de las operaciones de manipulación o incluso para
total sustitución del conductor, si el objeto es proporcionar una
máquina de manipulación de contenedores de tipo no tripulada. Los
movimientos automáticos controlados por el ordenador 110 pueden ser
divididos en tres categorías de acuerdo con los movimientos
principales de las máquinas de manipulación de contenedores. Estos
son (a) desplazamiento longitudinal de la máquina de manipulación
de contenedores, (b) desplazamiento transversal 111 del carro
repartidor, y (c) el control 112 de la altura del carro
repartidor. Estas operaciones automáticas pueden ser realizadas en
varias combinaciones, bien para ayudar al conductor o bien para
sustituir totalmente al conductor. Las operaciones automáticas
pueden ser controladas bien por los medios de la radio 115 del
ordenador central, o bien por el conductor que controla las
operaciones, por ejemplo, con una orden al mismo tiempo por los
medios de un controlador manual adecuado 116.
En una operación de desplazamiento longitudinal
de la máquina de manipulación de contenedores, el ordenador 110
controla la máquina de manipulación de contenedores en la dirección
longitudinal hasta la posición correcta sobre la línea de objetivo,
desde la cual el contenedor a recoger tiene que ser agarrado o en
donde el contenedor tiene que ser suministrado para su apilamiento,
o hacia cualquier otra posición solicitada o predeterminada. En la
mencionada operación de desplazamiento longitudinal, el ordenador
110 por supuesto calcula y proporciona el punto de configuración de
la velocidad v_{ref}, en lugar del control manual 105. El
ordenador 110 calcula el punto de ajuste de la velocidad basándose
en el punto de objetivo (x_{ref}, y_{ref}), la línea de
objetivo (A, B, C) y por otro lado basándose en la posición medida
(x,y) de la máquina. Un modo posible de llevar a cabo dicho control
es utilizar el método de control proporcional, en el cual el punto
de ajuste de la velocidad se calcula como sigue:
(9)A_{T} =
-B
(10)B_{T} =
A
(11)C_{T} = -
(Ax_{ref} +
By_{ref})
(12)d =
(A_{T}x + B_{T}y + C_{T})\sqrt{A^{2}_{T} +
B^{2}_{T}}
(13)v_{ref} =
Kd
en donde A_{T}, B_{T} y C_{T}
son los parámetros de la línea normal que pasan a través del punto
de objetivo, y K es el coeficiente de ganancia del control del
controlador proporcional. La velocidad v_{ref} está, por supuesto,
limitada a un valor adecuado cuando la distancia al punto de
objetivo sea
grande.
El cálculo del punto de objetivo está de nuevo
frecuentemente basado en los datos conocidos en la posición
(x_{1}, y_{1}) del contenedor al cual se aplica la operación
siguiente. En dicho caso, el punto de objetivo se calcula basándose
en la ecuación de la línea de desplazamiento y en las coordenadas
(x_{1}, y_{1}):
(14)d =
(Ax_{1} + By_{1} + C)/ \sqrt{A^{2} +
B^{2}}
(15)x_{ref} =
x_{1} - d \ sin \
H_{ref}
(16)y_{ref} =
y_{1} + d \ cos \
H_{ref}
Las posiciones precisas de los contenedores y de
las ranuras de los contenedores situados en el área de los
contenedores pueden ser leídas por el ordenador (10) a partir de la
base de datos, cuyo mantenimiento será descrito con más detalle en
el diagrama de bloques de la figura 6, o por el contrario el
ordenador 10 puede recibir la información correspondiente por los
medios radioeléctricos, por ejemplo desde el ordenador central que
esté controlando la operación.
El punto de objetivo puede ser controlado también
por el sistema y medido mediante el accionamiento de la máquina
hasta la posición correspondiente y mediante el almacenamiento de
las coordenadas en la memoria. Un ejemplo en particular de dicho
procedimiento es, en el caso de una grúa pórtico móvil, un punto de
cruce entre los recorridos de desplazamiento, desde los cuales, por
ejemplo, la grúa pórtico móvil puede ser transferida al
desplazamiento transversal en relación con un cambio del
apilamiento.
En la operación de un desplazamiento transversal
del carro repartidor, el ordenador 110 hace desplazar el carro
repartidor de la máquina de manipulación de contenedores hasta la
posición correcta en la dirección transversal, de forma que el
carro repartidor se sitúe precisamente encima del contenedor a
agarrar, o bien el carro repartidor se coloca encima de la posición
en la que tiene que hacer descender un nuevo contenedor, o bien lo
que se precise en relación a un sistema de coordenadas fijado
específicamente en el suelo. En dicha operación del desplazamiento
transversal del carro repartidor, el ordenador 110, por supuesto,
controla el mecanismo 111 del desplazamiento transversal en lugar
del conductor. En el caso de una grúa pórtico móvil, el mecanismo de
desplazamiento transversal es un carro de rodadura 14 que se
desplaza sobre el puente 13 (figuras 1A y 1B), mientras que en el
caso de una carretilla pórtico para contenedores, los miembros para
el desplazamiento transversal son cilindros de desplazamiento
lateral en particular. El ordenador 110 calcula el valor del
desplazamiento transversal necesario sobre la posición y dirección
medidas (x, y, H) de la máquina, y basándose en los datos conocidos
de la posición (x, y) del contenedor o ranura del contenedor, en la
que se aplica la operación siguiente, por ejemplo, de acuerdo con
la fórmula siguiente:
(17)HH = arc \
tan \ 2 (y_{1} - y, \ x_{1} -
x)
(18)D =
\sqrt{(x_{1} - x)^{2} + (y_{1} -
y)^{2}}
(19)desplazamiento transversal = -
D / sen (H-HH) +
desplazamiento
en donde el desplazamiento se
determina de acuerdo con la selección del punto cero del
desplazamiento
transversal.
El diagrama de bloques mostrado en la figura 4
muestra la operación del bloque 101 de medida de la posición y el
rumbo de la máquina según se indica en la figura 3. El bloque 101
de medida de la posición y del rumbo hace uso de las medidas
llevadas a cabo por varios sensores y combinando dichas medidas en
el ordenador 120 mediante la utilización por ejemplo del método del
filtro Kalman ya conocido de por sí. Todos los sensores mostrados
en la figura 4 no son indispensables para la operación, pero
mejoran la seguridad de la medida. Tal como se expuso varias veces
anteriormente, un modo preferido para la realización del sistema de
la invención y un dispositivo de medida adecuado para el mismo es
un dispositivo 121 de posicionamiento por satélite GPS, el cual
informa sobre la posición x, y, z del vehículo al ordenador 120 en
intervalos regulares con una precisición del orden de un
centímetro. Cuando la máquina se encuentra desplazándose, a partir
de medidas sucesivas de la posición x,y, es posible calcular la
dirección aproximada del movimiento H_{v} de la máquina, por
ejemplo, por los medios de la fórmula:
(20)H_{v} =
arc \ tang \ 2(y_{2}-y_{1}, \
x_{2}-x_{1})
En la fórmula (20), x_{1}, y_{1} y x_{2},
y_{2} son dos medidas tomadas cerca una de otra desde posiciones
distintas. Tal como se ha expuesto anteriormente, por ejemplo, en
el caso de una grúa pórtico móvil, la dirección de movimiento
H_{v} de la máquina es aproximadamente la misma que la dirección
de movimiento de un punto situado en la línea central de la máquina.
El rumbo de la máquina puede ser determinado también haciendo uso
de dos dispositivos GPS 121,122, cuyas antenas están situadas en
puntos distintos de la máquina. Una distancia incrementada entre
las antenas, por supuesto, mejora la precisión de la medida de la
dirección. Para la medida del rumbo, es posible también utilizar un
dispositivo 126 el cual opera con la técnica GPS y está diseñado
específicamente para medir el rumbo. Los sensores adicionales que se
utilizan comúnmente para la medida del rumbo incluyen sensores de
velocidad angular, es decir, giróscopos 123, de los cuales es
adecuado el giróscopo de fibra óptica en particular para el uso
que se desea en la presente invención. En principio, el giroscopio
123 mide la velocidad de giro (\omega) en la dirección de uno o de
varios ejes de rotación. Adicionalmente, las medidas de distancia o
velocidad 124, 125, efectuadas a partir de los neumáticos del lado
izquierdo y derecho de la máquina proporcionan una ayuda en la
determinación del rumbo. En dicho caso, la velocidad de giro
(\omega) de la máquina puede ser determinada por los medios de la
fórmula:
(21)\omega =
(v_{derecha} - V_{izquierda}) /
R
En la fórmula (21), R es la distancia entre el
conjunto de ruedas de la izquierda y de la derecha. Una aplicación
posible de un filtro Kalman en el ordenador 120 es como sigue:
(22)dH/dt =
\omega + K
(H-H_{v})
En la fórmula (22), H es la dirección estimada, y
K es el factor de amplificación utilizado para la sintonía del
filtro.
Si el sistema de posicionamiento utiliza
solamente una antena GPS, es preferible situar la antena sobre la
línea central transversal A-A de la máquina fuera
de control por razones técnicas. Si la antena fuera situada fuera de
la línea central, durante el desplazamiento en una dirección se
situaría en la parte posterior de la máquina, y reaccionaria ante
un giro del vehículo inicialmente en la dirección inversa, y
proporcionaría información inversa de los movimientos del vehículo.
En la teoría del control, dicho sistema se denomina como un sistema
sin fase mínima, y como es bien conocido, son problemáticos su
control y la sintonía del controlador. Por supuesto, el problema
puede ser enmendado, por ejemplo por medios del cálculo,
determinando la localización de un segundo punto en el bastidor,
cuyo punto se utiliza para el control en lugar de la posición de
propia antena. En dicho caso, no obstante, se pierde parte de la
precisión de la medida, para un error presente en la medición de la
dirección del vehículo que provoca un error en la posición del
punto calculado. Una segunda razón de montar la antena en la línea
central A-A ya fue mencionada anteriormente: la
dirección del movimiento de la antena corresponde entonces a la
dirección del bastidor de la máquina y también durante el
movimiento de giro.
La figura 3 muestra la programación y la
exposición de la línea de objetivo para el sistema. La programación
puede ser llevada a cabo en cinco etapas independientes, de las
cuales en la primera etapa el conductor de la máquina acciona la
máquina 10 hasta el primer punto, situado en el primer extremo de
la línea de objetivo. Cuando la máquina 10 se encuentra en la
posición y rumbo correctos, en la etapa 2 el conductor activa la
tecla 113 mostrada en la figura 3 o bien el control
correspondiente, mediante cuyos medios el primer punto de la línea
queda almacenado en el bloque 102 para almacenar la posición y la
dirección. En la etapa 3, el conducto acciona la máquina hasta el
segundo punto situado en el otro extremo de la línea de objetivo.
Cuando la máquina se encuentra de nuevo en el emplazamiento
correcto, en la etapa 4 el conductor activa la tecla 114 o el
control correspondiente, mediante cuyos medios el segundo punto de
la línea de objetivo queda almacenado en el bloque 102 para
almacenar la posición y la dirección. En la etapa 5, basándose en
dos puntos que hayan sido almacenados, el ordenador calcula la
ecuación de la línea de objetivo, por ejemplo, en cumplimiento con
las fórmulas dadas. Con el fin de que pueda conseguirse la
precisión más alta, estos dos puntos deberán estar situados
preferiblemente lo más alejados entre si en todo lo posible.
Adicionalmente, es obvio que los dos puntos que se utilicen no
limiten la longitud de la línea de objetivo, la ecuación de la
línea recta puede ser calculada también fuera de los puntos que se
utilizaron. Los cambios en la dirección de la máquina no
interfieren con el método en una medida significativa, porque
cuando se está desplazando sobre una línea recta, la dirección de
la máquina permanece inalterable substancialmente.
Es una gran ventaja del método el que es fácil de
utilizar y que el conductor de la máquina puede programar el
recorrido por si mismo. Si se desea, puede confeccionarse un
trayecto incluso para uso temporal solamente. Así mismo, por
ejemplo, si se desea, el trayecto puede ser desplazado ligeramente
en la dirección lateral con el fin de evitar el desgaste de la
misma calle. Desde el punto de vista de la tecnología de medidas,
se obtiene una ventaja a partir del hecho de que todos los errores
que surgen del alineamiento de los sensores o antenas quedan
eliminados, por la exposición del trayecto se lleva a cabo por
medio de un dispositivo precisamente igual al utilizado para el
desplazamiento sobre el trayecto. Debido a los surcos formados en
el trayecto de desplazamiento, es necesario renovar el pavimento
del campo de contenedores con ciertos intervalos. La renovación del
pavimento es costosa y lenta, y por tanto es una ventaja importante
provista por la invención que la formación de los surcos llega a
ser lenta.
Se han hecho intentos para ilustrar la situación
por los medios de las figuras 7A y 7B. Cuando el conductor dirige
la máquina de manipulación de contenedores, como promedio las
ruedas 11 del vehículo siguen la línea central del trayecto de
desplazamiento. De forma similar, cuando se utilizan los sistemas
de guiado automático del arte previo, por ejemplo los sistemas
descritos en la descripción del arte previo, las ruedas 11 de la
máquina de manipulación de contenedores sigue una línea de
desplazamiento. Esto es la consecuencia, como se supone que está
indicado en la figura 7A, de que las ruedas 11 desgastan un surco 6
en el pavimento 5 de forma relativamente rápida. Así pues, el
pavimento 5 tiene que ser renovado sobre un cierto ancho (del orden
de 1 metro) de forma relativamente frecuente.
El sistema de acuerdo con la invención se utiliza
de la forma ilustrada en la figura 7B, de forma que el programa sea
introducido en el sistema de guiado, cuyo programa controla la
máquina de manipulación de contenedores, por ejemplo en ciertos
intervalos de tiempo, para desplazarse a lo largo de un trayecto
situado, por ejemplo, en un ancho del neumático hasta el lado de la
línea de recorrido intermedia mencionada, como resultado de lo cual
se reduce considerablemente el desgaste del pavimento, y pudiendo
hacerse más largo el intervalo de renovación del pavimento. Para
tal fin, no tiene que erigirse ninguna estructura fija en el área
terminal, y no teniendo que aplicarse pinturas ni líneas de
recorrido en particular sobre el campo, sino que la variación de la
línea de recorrido se lleva a cabo totalmente por medio de la
programación, de forma que la línea pueda ser cambiada incluso
sobre una frecuencia diaria.
Finalmente la figura 6 muestra la utilización del
sistema en la determinación de la posición de un contenedor. La
función del sistema es determinar la posición de un contenedor con
una precisión tal que sea suficiente para identificar la fila,
columna y la capa en las cual se dejó el contenedor, o con una
precisión que sea suficiente para agarrar el contenedor por los
medios de la máquina, y que por otra parte un segundo contenedor
pueda ser descendido sobre un contenedor por los medios de la
máquina. La precisión de la identificación de la fila, columna y
capa de un contenedor es típicamente del orden de \pm 1 metro, y
la precisión adecuada para agarrar un contenedor es del orden de
\pm 3...5 cm. Un sistema que cumple el primer requisito puede ser
utilizado para el control y contabilización de un campo de
almacenamiento de contenedores, mientras que un sistema que cumple
el último requisito puede ser utilizado para la recogida automática
y el apilamiento de contenedores, y para proporcionar una grúa
pórtico móvil operando posiblemente sin conductor.
En la figura 6, el bloque 101 es el bloque para
la medida de la posición y rumbo de la máquina, el cual fue ya
descrito anteriormente en relación con las figuras 3 y 4. Cuando se
considere como objetivo una precisión del orden de \pm 3 cm, es
obvio que la precisión requerida por la medida de la dirección H es
muy alta. En la práctica, en tal caso, es preferible utilizar dos
antenas GPS 121, 122, tal como se muestra en al figura 4, para la
media de la dirección, montadas en los extremos opuestos del
bastidor de la máquina, con el fin de obtener de forma fiable la
precisión requerida.
El bloque 131 conecta la media de la posición de
la máquina con la medida del desplazamiento transversal 133 del
carro repartidor y con la medida de la altura 132 del carro
repartidor, en cuyo caso es conocida la posición del carro
repartidor en relación con el suelo. En el caso de una grúa pórtico
móvil, el desplazamiento transversal tiene lugar por los medios
del carro de rodadura, cuya posición sobre el puente puede ser
determinada con la precisión necesaria, por ejemplo, por los medios
de un codificador giratorio. En el caso de una carretilla puente,
el desplazamiento transversal tiene lugar por los medios de los
cilindros de desplazamiento lateral, cuya longitud puede ser medida
con una precisión requerida, por ejemplo, por los medios de
codificadores lineales. En el caso de una grúa pórtico móvil, la
información de la altura puede ser medida mediante la utilización,
por ejemplo, de un codificador giratorio, por cuyos medios se mide
la longitud del cable de izado. En el caso de una carretilla
puente, la información de la altura se obtiene de igual forma, por
ejemplo, mediante la medida de la longitud del cable de izado por
los medios de un codificador giratorio, o en el caso de una
elevación por los medios de un cilindro, mediante la medida de la
longitud del cilindro de izado, por ejemplo, por los medios de un
codificador lineal. La salida del bloque 131 corresponde a las
coordenadas x_{1}, y_{1}, z_{1} de la posición del contenedor
cuando se suponga que el contador está suspendido directamente por
debajo del punto x_{1}, y_{1} de suspensión. Esta suposición
está justificada en el caso de una grúa pórtico móvil cuando se
haya detenido el movimiento de oscilación del contenedor. El
movimiento del contenedor se detiene en una grúa pórtico móvil con
una función antioscilante moderna en un tiempo muy corto después de
detener el movimiento del carro de rodadura. En el caso de una
carretilla puente no deberá tener lugar la oscilación
correspondiente de la carga.
El bloque 134 almacena la posición del contenedor
en el instante en que el contenedor está apilado en su posición. Así
pues, las coordenadas almacenadas indicarán en donde fue dejado el
contenedor y en donde puede ser recogido de nuevo. Por el
contrario, a partir de la lectura almacenada puede ser posible
también calcular a que posición tiene que ser dirigido el contenedor
que se supone está apilado sobre un contenedor que se dejó. La
información de cuando se deja en posición el contenedor apilado
puede ser obtenida bien de forma en que informe el conductor la
entrega, por ejemplo, por medio de la tecla 135, o automáticamente,
por ejemplo basándose en el movimiento de los pestillos giratorios
de anclaje 138. La información de la posición del contenedor puede
ser almacenada en la base de datos local 137, y pueden ser
transmitida también por medio del transmisor de radio 136 a una
base de datos global. Deberá observarse que varios sistemas de
guiado realizados con una técnica alternativa no soportar las
funciones de localización de los contenedores, pues los sistemas
alternativos no reconocen la posición longitudinal del dispositivo
de manipulación de contenedores en la línea de desplazamiento (en
comparación con una banda pintada sobre el suelo).
Anteriormente se ha descrito el sistema de
acuerdo con la invención a modo de ejemplo, con referencia a las
figuras de los dibujos adjuntos. La invención, no obstante, no está
limitada a las realizaciones a modo de ejemplo mostradas solo en
las figuras, aunque las distintas realizaciones de la invención
pueden mostrar variaciones dentro del alcance de las
reivindicaciones adjuntas de la patente.
Claims (6)
1. Un sistema de guiado automático para una
máquina de manipulación de contenedores con el fin de hacer que una
máquina de manipulación de contenedores, tal como una grúa pórtico
móvil (10), una carretilla puente, o equivalente, puedan
desplazarse a lo largo de líneas rectas determinadas por filas de
contenedores o mediante una pista de raíles o equivalente, con un
sistema de guiado automático que comprende un sistema de navegación
basado en un sistema de posicionamiento por satélite (GPS), cuyo
sistema de navegación incluye un aparato estacionario GPS montado
en una estación terrena estacionaria (21) y aparatos (24) GPS
montados sobre las máquinas de manipulación de contenedores (10)
moviéndose en el área cercana, cuyos aparatos GPS están montados
para recibir señales de los satélites del sistema GPS, con el fin de
determinar las posiciones de los aparatos GPS, así como también
aparatos de radio (23, 25) montados en la estación terrena
estacionaria (21) y sobre las máquinas de manipulación de
contenedores móviles (10) con el fin de transmitir una señal de
corrección de posición desde el transmisor de radio (23) de la
estación terrena estacionaria a los receptores de radio móviles (25)
de las máquinas de manipulación de contenedores (10), con el fin de
guiar la máquina de manipulación de contenedores (10) para
desplazarse a lo largo del trayecto de desplazamiento deseado, con
el fin de permitir una transferencia de contenedores,
caracterizado porque, con el fin de evitar el desgaste de los
surcos de las ruedas (11) de los dispositivos de manipulación de
contenedores (10) en las líneas de guiado en el campo terminal, el
sistema de guiado de la máquina de manipulación de contenedores ha
sido configurado, por medios de la programación, en lugar de una
línea de guiado, para emplear dos o más líneas de guiado lado con
lado, dentro del alcance del ancho de la calle de guiado
disponible.
2. Un sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque el sistema de guiado ha sido
configurado para cambiar la línea de guía automáticamente con los
intervalos deseados.
3. Un sistema según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque después de haber definido una línea de
guiado para el sistema y después de que la magnitud deseada del
desplazamiento transversal haya sido proporcionada al sistema, el
sistema define automáticamente la línea de guiado adyacente.
4. Un sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el guiado
automático de la máquina de manipulación de contenedores (10) ha
sido configurado para posicionar la máquina de manipulación de
contenedores (10) en la posición correcta en la dirección de la fila
de contenedores con el fin de recoger o apilar un contenedor (1)
mientras que se hace uso de la información concerniente a la
posición xy de precisión del contenedor almacenado en la memoria
y/o de la información concerniente a la posición xy de la máquina
de manipulación de contenedores (10) medida por el sistema de
navegación.
5. Un sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema
está provisto con un ordenador, por cuyos medios el control de las
máquinas de manipulación de contenedores puede ser controlado
totalmente en forma automática sin control manual.
6. Un sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
máquinas de manipulación de contenedores (10) están provistas
adicionalmente con medios de control manual y medios operativos.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI970128 | 1997-01-13 | ||
FI970128A FI109242B (fi) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | Automaattinen suoraanajojärjestelmä kontinkäsittelykonetta varten |
FI973960A FI973960A (fi) | 1997-01-13 | 1997-10-15 | Automaattinen suoraanajojärjestelmä kontinkäsittelykonetta varten |
FI973960 | 1997-10-15 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2226091T3 true ES2226091T3 (es) | 2005-03-16 |
Family
ID=26160301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES98900090T Expired - Lifetime ES2226091T3 (es) | 1997-01-13 | 1998-01-05 | Sistema automatico de guiado de una grua portico para una maquina de manipulacion de contenedores. |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0909394B1 (es) |
AU (1) | AU5325498A (es) |
DE (1) | DE69825947T2 (es) |
ES (1) | ES2226091T3 (es) |
FI (1) | FI973960A (es) |
WO (1) | WO1998034127A1 (es) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6704626B1 (en) * | 1999-04-02 | 2004-03-09 | Herzog Contracting Corp. | Logistics system and method with position control |
CN1132777C (zh) | 2001-06-13 | 2003-12-31 | 上海振华港口机械股份有限公司 | 无电缆吊具 |
CN1185155C (zh) * | 2001-12-12 | 2005-01-19 | 上海振华港口机械股份有限公司 | 用于轮胎式龙门集装箱起重机的卫星定位系统移动站 |
US7344037B1 (en) | 2002-11-18 | 2008-03-18 | Mi-Jack Products, Inc. | Inventory storage and retrieval system and method with guidance for load-handling vehicle |
US7032763B1 (en) * | 2002-11-18 | 2006-04-25 | Mi-Jack Products, Inc. | System and method for automatically guiding a gantry crane |
CN1297469C (zh) | 2003-07-30 | 2007-01-31 | 上海振华港口机械(集团)股份有限公司 | 可吊双40英尺箱的集装箱起重机 |
US7150366B1 (en) | 2004-07-29 | 2006-12-19 | Mi-Jack Products, Inc. | Hanger chain anti-sway device for gantry crane |
CN2811252Y (zh) | 2005-04-06 | 2006-08-30 | 上海振华港口机械(集团)股份有限公司 | 双40英尺岸边集装箱起重机双起升机构 |
CN100375710C (zh) | 2005-04-06 | 2008-03-19 | 上海振华港口机械(集团)股份有限公司 | 双40英尺岸边集装箱起重机两卷筒差动式起升机构 |
CN100375711C (zh) | 2005-04-06 | 2008-03-19 | 上海振华港口机械(集团)股份有限公司 | 双40英尺岸边集装箱起重机四卷筒差动式起升机构 |
CN100545065C (zh) | 2006-04-20 | 2009-09-30 | 上海振华重工(集团)股份有限公司 | 集装箱码头布置方案及装卸流程 |
FI118394B (fi) | 2006-05-26 | 2007-10-31 | Savcor One Oy | Järjestelmä ja menetelmä GPS-laitteen paikantamiseksi |
DE202007016156U1 (de) † | 2007-11-16 | 2008-03-20 | Noell Mobile Systems Gmbh | Portalhubstapler mit automatischer Lenkung |
DE102007059727A1 (de) * | 2007-12-12 | 2009-06-18 | Liebherr-Werk Nenzing Gmbh | Nutzfahrzeug mit Regeleinrichtung sowie Verfahren zur Regelung eines Nutzfahrzeuges |
CN101229883A (zh) | 2008-01-24 | 2008-07-30 | 上海振华港口机械(集团)股份有限公司 | 集装箱码头装卸系统 |
DE102008011539B3 (de) * | 2008-02-28 | 2009-06-18 | Noell Mobile Systems Gmbh | Vollautomatischer Portalhubstapler mit lokaler Funkortung und Laserlenkung |
WO2014135744A1 (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-12 | Cargotec Finland Oy | A method, an apparatus, and a computer program for controlling a container carrier |
DK179085B1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-10-16 | Apm Terminals Man Bv | Container handling equipment controller arrangement |
WO2018087141A1 (de) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | Konecranes Global Corporation | System zur funkortung eines transportfahrzeugs für container |
US10061323B2 (en) * | 2016-12-22 | 2018-08-28 | Advanced Construction Robotics, Inc. | Autonomous apparatus and system for repetitive tasks in construction project |
CN109795953A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-05-24 | 青岛港国际股份有限公司 | 自动化集装箱码头堆场陆侧自动化运行系统及其控制方法 |
CN110824515B (zh) * | 2019-10-25 | 2022-04-15 | 中铁武汉勘察设计研究院有限公司 | Gnss与雷达测距相结合的铁水联运车辆跟踪定位方法及系统 |
CN117213502B (zh) * | 2023-11-09 | 2024-01-30 | 湖南视觉伟业智能科技有限公司 | 一种港口吊装设备在数字孪生场景下的定位方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991009375A1 (en) * | 1989-12-11 | 1991-06-27 | Caterpillar Inc. | Integrated vehicle positioning and navigation system, apparatus and method |
JPH0616888U (ja) * | 1992-06-12 | 1994-03-04 | 東京コスモス電機株式会社 | 差動gps用固定局、移動体用gps測位機、ナビゲーション装置、及びgps測位機用ラジオ受信機 |
FI942218A0 (fi) * | 1994-05-13 | 1994-05-13 | Modulaire Oy | Automatiskt styrningssystem foer obemannat fordon |
US5646630A (en) * | 1996-05-20 | 1997-07-08 | Trimble Navigation Limited | Network of equivalent ground transmitters |
-
1997
- 1997-10-15 FI FI973960A patent/FI973960A/fi not_active Application Discontinuation
-
1998
- 1998-01-05 EP EP98900090A patent/EP0909394B1/en not_active Revoked
- 1998-01-05 AU AU53254/98A patent/AU5325498A/en not_active Abandoned
- 1998-01-05 DE DE69825947T patent/DE69825947T2/de not_active Revoked
- 1998-01-05 WO PCT/FI1998/000011 patent/WO1998034127A1/en active IP Right Grant
- 1998-01-05 ES ES98900090T patent/ES2226091T3/es not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI973960A0 (fi) | 1997-10-15 |
AU5325498A (en) | 1998-08-25 |
WO1998034127A1 (en) | 1998-08-06 |
EP0909394A1 (en) | 1999-04-21 |
FI973960A (fi) | 1998-07-14 |
DE69825947T2 (de) | 2005-09-01 |
EP0909394B1 (en) | 2004-09-01 |
DE69825947D1 (de) | 2004-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2226091T3 (es) | Sistema automatico de guiado de una grua portico para una maquina de manipulacion de contenedores. | |
US7983808B2 (en) | Fully automatic straddle carrier with local radio detection and laser steering | |
ES2304346T3 (es) | Sistema logistico y metodo con control de posicion. | |
JP5323051B2 (ja) | 車両ガイドシステム | |
US5453931A (en) | Navigating robot with reference line plotter | |
FI115414B (fi) | Järjestely kaivosajoneuvon sijainnin valvontaan kaivoksessa | |
AU738666B2 (en) | System and method for controlling of vehicles | |
EP0302569B1 (en) | Storage and trans-shipment system for containers | |
FI96138B (fi) | Laitteisto ja menetelmä raiteen mittaukseen ja oikaisuun | |
ZA200600845B (en) | Method and system for monitoring location of mining vehicle | |
AU766187B2 (en) | A guide method for guiding a device that is designed to insert elements into the ground in order to make structure, and a device for inserting at least one element into the ground using such a guide method | |
CN110147103B (zh) | 自动驾驶集装箱卡车在码头岸桥区域的车道定位方法 | |
CN104520779A (zh) | 用于为机器规划转弯路径的方法和系统 | |
CN101408430A (zh) | 基于无源射频地标的汽车导航与自动驾驶系统 | |
CN110622082A (zh) | 用于操作用于集装箱的自动引导的运输车辆的方法和系统 | |
US20230324928A1 (en) | Vehicle Management System | |
CN113167584B (zh) | 用于提供变换参量的方法和系统 | |
ES2978011T3 (es) | Sistema de radiolocalización de un vehículo de transporte de contenedores | |
CN109466591A (zh) | 集装箱轨道动力平车的定位系统 | |
WO2023201993A1 (zh) | 一种煤矿井下单轨吊车高精度定位系统及定位方法 | |
ES2953557T3 (es) | Procedimiento de ajuste de un sistema de medición, método de guiado de una máquina de trabajos ferroviarios, y sistema de guía asociado | |
KR100972385B1 (ko) | 바이모달 트램의 자기장유도 형식 일반선로용 마그네틱바의 설치 방법 | |
FI109242B (fi) | Automaattinen suoraanajojärjestelmä kontinkäsittelykonetta varten | |
CN112941993B (zh) | 一种跨座式轨道梁线形的动态监控调节系统及方法 | |
JPH09196671A (ja) | 双方向自動追尾システムによる位置決め方法及び装置 |