FI103031B - Menetelmä nosturin ohjaamiseksi - Google Patents

Description

103031

Uppfinningen avser förfarande och anord-ning för stränggjutning av gjutformat tned ungefärliga slutmätt för vidare kallbear-betning, vilka gjutformat är av icke-järn-metaller, speciellt band, stänger eller rör av koppar eller kopparlegeringar. För-farandet uppvisar följande steg: a) smäl-tan gjuts kontinuerligt i en vertikalko-kill, b) den stelnade strängen avförs cen-triskt styrd och träs direkt in i en ytbe-handlingsmaskin, c) strängytan avdras, d) därpä avskiljs den tili ytan färdiga strängen pä tvären och pä förhand bestämt sätt, och e) slutligen uttas de mättrik-tiga strängstyckena ur anläggningen. För genomföring av förfarandet har anordningen en med ett fundament (51) förbunden grund-stomme (21), som efter varandra har en ut-dragningsanordning (22 ), en ytbehandlings-anordning (23), en tväravskiljningsanord-ning (24) och en transportanordning (25 eller 41).

103031

MENETELMÄ NOSTURIN OHJAAMISEKSI

Keksinnön kohteena on menetelmä nosturissa riippuvan taakan heilahtelujen valvomiseksi ja nosturin ohjaamiseksi saadun 5 tiedon perusteella.

Köysien varassa nosturilla kuormaa siirrettäessä, joutuu taakka heiluriliikkeeseen, jonka takia työskentely vaikeutuu. Heilahdukset on otettu huomioon käyttämällä esim. tah-10 distuslaitetta, jolloin jokaista synnytettyä kiihtyvyyden muutosta seuraa toinen yhtä suuri muutos mutta toiseen suuntaan tietyn ajan kuluttua. Heilahduksen vaimentamiseksi siirtoliikkeelle lasketaan optimaalinen nopeusprofiili, jota noudattamalla liikkeen lopussa ei esiinny heilahtelua ja 15 liikkeeseen käytetty aika on minimoitu. Aikaisemmin tunnetuissa ratkaisuissa on siis määritetty taakan heilahdusyhtä-lö laskettujen suureiden avulla. Tietojen avulla voidan taakan heilahdusta ohjata. Tosiasiassa heilahtelun ohjaus tapahtuu lasketun, oletetun kaavan mukaan. Minkäänlaista reaa-20 Häikäistä valvontaa ei ole järjestetty. Kun nykyisillä järjestelmillä taakan heiluntaa vaimennetaan erilaisten vastavoimien mukaan, maalipiste saattaa ajautua aivan muualle kuin tiettyyn pisteeseen ja saman pysäytystapahtuman toistaminen samaan tunnettuun maalipisteeseen lienee aika teo-25 reettista.

♦

Lisäksi taakan heilahduksen vaimennus toimii myös nostopila-rin tai muun taakan ja tarraimen vapaata heiluntaa estävän rakenteen kanssa. Pienellä taakalla robotin nostopilarin on 30 oletettu olevan jäykkä. Siirrettävän massan kasvaessa pilariinkin tulee kantavista rakenteista taipumia mutta ne eivät noudata matemaattista harmonisen heilahduksen kaavaa, koska * taakan kantavat rakenteet toimivat jousien tavoin. Tällöin heilahduksen vaimennuksen järjestäminen jollain matemaatti-35 sella mallilla vaatisi empiirisiä testejä, koska rakenteiden jousivakiot yms. vaihtelevat esimerkiksi siltarakenteessa sen mukaan kuinka lähellä sillan kantavaa päätykannattajaa ollaan. Keksinnön avulla hallitaan myös edelläkuvatut tilan- 2 103031 teet. Vaikka nostolaitteessa olisi mekaaninen taakan heilahduksen vaimennin joka sinänsä parantaa useimmiten taakan hallintaa voidaan konenäön avulla vielä parantaa tämän mekaanisen vaimentimen toimintaa ja joissain tapauksissa me-5 kaaninen vaimennin voisi olla alkuperäistä suunnitelmaa ke-vyempikin juuri esitetyn konenäön suoritetun taakan heilahduksen vaimennuksen avulla.

US-patentti 3826380 kuvaa järjestelyä poikkeaman osoittami-10 seksi pystysuorasta linjasta. Patentissa on kuvattu valonsädettä alaspäin lähettävä laite ja tartuntalaitteen kannattama heijastinlaite. Heijastinlaite on myös ylöspäin heijastetun valon reitillä.

15 EP-julkaisussa 5963330 on kuvattu lastin heilahduksen vaimennusta. Tässä kamera suunnataan tiettyihin merkintöihin alustassa tai lastissa, jonka perusteella lastin heilahdusta voidaan hallita.

20 SE-kuulutusjulkaisussa 502609 kuvataan videokamerajärjestelmää, jonka näkökenttä tarkastelee tartuntalaitteeseen sijoitettuja erikokoisia merkintäkohtia, joissa on valodiodit. Tartuntalaitetta siirrettäessä valaisevat joko pienet tai suuret merkintäkohdat riippuen köyden pituudesta. Vain voi-25 makkaat valodiodista tulevat säteet tunnistetaan. SE- julkaisussa tarkastellaan lastin tartuntalaitteeseen liitettyä erityistä helposti havaittavaa merkinantoa, mutta ei kuitenkaan esitetä, miten lastin sijoituksessa otetaan huomioon, mihin lasti pitää sijoittaa, vaan ainoastaan se, mi-30 ten heilahdus saadaan pidettyä hallinnassa.

: JP-julkaisu 7309582 kuvaa, kuten SE-julkaisu, kameroiden avulla valvottavaa kuorman tartuntaelimen heilahdusta sillan suhteen.

35

Keksinnössä pyritään nimenomaan reaaliaikaiseen havainnointiin. Tämän saavuttamiseksi keksinnölle on tunnusomaista se, ; mitä on esitetty patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa.

3 103031

Keksinnön mukaisesti taakan heilahdusta valvotaan lähes reaaliaikaisesti. Vältetään erilaisten heilahdusyhtälöiden tai vastaavien laskeminen. Havainnoimalla tiedetään, missä taakka kulloinkin on. Taakan heilahduksen vaimennuksessa pyri-5 tään saavuttamaan uusi ulottuvuus/hyödyntämisnäkökulma.

Keksintöä kuvataan seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa 10 Kuva 1 kuvaa periaatekuvaa taakan siirtämisessä paikasta toiseen.

Kuva 2 esittää nosturin korkeuden määrityksen lasersäteellä. Kuva 3 esittää kuva-alueen määritystapaa.

Kuva 4 esittää kuva-alueen siirtymän toteamistapaa.

15 Kuva 5 esittää laservalonlähteen, joka on sijoitettu siirto-vaunuun .

Kuva 6 esittää tuotetunnuksen avulla suoritettavaa tunnistustapaa .

Kuva 7 esittää edelleen erityistä tuotteen tunnistusta.

20 Kuva 8 esittää periaatekuvaa tiedonhallintajärjestelmästä. Kuva 9 esittää vuokaavion heilahduksen vaimentamisesta sen toteamisesta nosturin tai robotin ohjaukseen.

Kuvassa 1 esitetyssä siltanosturissa on silta 3 ja tämän 25 päällä vaakasuoraan liikkuva nostovaunu 4. Nostovaunua 4 liikutetaan vaunun vaakasuoran liikkeen suuntaisesti, josta » * 4 103031 aiheutuu heilahtelua. Vaunun ajokoneiston muodostavat sähkö-moottori, sähkövirralla ohjattu jarru, sekä sopiva välitys-koneisto, joita ei ole piirretty. Vaunuun kuuluu nosto-koneisto, joka ohjaa köyden liikettä. Jos tutkitaan kuvan 1 5 mukaista normaalin käsiajetun konttinosturin yhden kontin siirtämistä pinosta A laivan ruumaan C on kuljettajan suoritettava useita korjaus- ja ennakko-ohjausliikekäskyjä. Annetun vaunun liikkeelle lähtökäskyn ja vaunun varsinaisen liikkeellelähdön väliin jää 20-500 ms viive riippuen ohjaus-10 järjestelmän rakenteesta ja 'hyvyydestä'. Kuljettajan tehdessä muutoksen ohjauskäskyyn seuraa nostovaunu aina viiveen päässä. Varsinaisesti tartunnan jälkeen tapahtuu nosto ja vaakasiirto alkaa kohti maalipistettä. Koska kuljetuksen aikana tarrain 21, 22 ei ainoastaan heilu matemaattisen hei-15 lurin mukaan vaan myös tuulivoimien yms. lisävoimien mukaan, kamera antaa uuden mahdollisuuden erityisesti lähestyttäessä tarraimen 21, 22 ja tuotteen kanssa maalipistettä. Aikaisemmassa patenttihakemuksessa oli pyritty esittämään, että ero-mittojen ja varastopisteiden avulla konenäköjärjestelmällä 20 on enemmän tunnettua tietoa kohdealueesta jos verrataan täysin tuntemattomaan kohdeympäristöön.

Kun nosturin siirtovaunu saapuu ohjelmoituun maalipisteeseen pyritään tilanteeseen, missä tarraimen 21, 22 heilahtelu 25 olisi vaimentunut ennen vaunun pysähtymistä. Tällöin maali-pisteen lähestyminen tapahtuu ensin hyödyntäen kameraa taakan heilahduksen vaimentamiseen ja aivan viimevaiheessa taakan kohdistamiseen varsinaiseen maalipisteeseen. Tunnistetaan taakka kontin etukulmasta kääntyvällä kameralla 1, 2.

30 Diagrammeista ylimmäinen kuvaa ajonopeutta kuljetun matkan funktiona. Keskimmäinen diagrammi kuvaa sitä, kun tarrain 21, 22 jää heilumaan ilman heilahduksen vaimennusta. Automaatiojärjestelmän optimaalinen ajo-ohje tulee ennakoida tarraimen 21, 22 maalipisteeseen ajossa, kuten alimmassa 35 diagrammissa on esitetty. Tarraimen 21, 22 heilahduskulman muutokset on esitetty kuvassa 1 myös taakan liikkeinä. Pinot, joiden välillä siirto tapahtuu, on merkitty kirjaimin A, B ja C. Erilaisia liikkeen vaiheeseen liittyviä viiteai- 5 103031 koja on esitetty tx-t9.

Taakan heilahduksen vaimennus ilman korkeustietoa h « h1-h2 voidaan suorittaa vaakaliikkeen aikana aikavälillä t: ... t7 5 kääntämällä tarraimen 21, 22 kamera 1, 2 ylöspäin ja tutkimalla nosturin pääkannattajien (tai pääkannattajan), siltaan tai siirtovaunun alapintaan valaistulla laser-valon tunnistuksella tms. tunnetun muodon sijoittamisella tarraimen 21, 22 yläpuolelle tunnettuun kohtaan. Varsinainen maalipistee-10 seen tuotteen vienti tapahtuisi aikavälillä t5 ... t9. Vaikka edellämainituissa ajoissa on päällekkäisyyttä voidaan valita lähestymisen aloituskohta vapaasti, jos järjestelmään kuuluu useampi kamera. Nykyisiin kamerajärjestelmiin voidaan kytkeä neljäkin kameraa samaan ohjaustietokoneeseen. Tällöin yksi 15 voisi olla suunnattu ylöspäin ja kaksi muuta olisivat tarraimen 21, 22 leuoissa. Toinen vaihtoehto voi olla esimerkiksi että tarraimiin on sijoitettu kamerat, joiden lisäksi on asennettu tarraimen ja taakan heilahduksen tutkimiseen yksi kamera nostovaunuun. Kun tunnetaan lattian tai lattial-20 la olevien tuotteiden yläpinnan taso ja tarraimen piirteet voidaan tarraimen tarkka liike määrittää suhteessa lattiaan. Tässä sovellutuksessa on nostimelta tarraimen numeerisesti paikoitettu korkeus.

25 Oleellista ei välttämättä ole, että taakan heilahduksen vaimennus tapahtuisi varsinaisesta tarraimen 21, 22 alapuolisesta alueesta vaan, että taakan heilahduksen vaimennus on yleensä otettu huomioon.

30 Seuraavassa esitetään vaihtoehtoja nosturin tarraimen 21, 22 korkeuden toivotusta alustasta määrittämiseksi. Ilman nosturin tarraimen 21, 22 korkeustietoa voidaan kuvan 2 mukaisella kameran/kameroiden 1, 2 ja lasersäteen 32 yhdistelmällä määrittää valittu tutkittava kohdealue videokuvasta, millä 35 määrittää konenäkökameran (RGB-, CCD-kamera) kuva-alueen kahden perättäisen tai hyvin lähekkäisen kuvanäytteen valitun kohdealueen suhteellisen siirtymän muuntaminen nosturin ohjaustiedoksi. Lasersäteen lähde 31, esim. puolijohdelaser 6 103031 ja kamera 1, 2 ovat tunnetussa kulmassa a omien keskiöakse-leidensa suhteen. Koska lasersäde ei hajoa samalla tavalla kuin normaali valonsäde, on lasersäteen heijastuspisteestä kameraan 1, 2 heijastama valon muoto hyvin vakio ja helppo 5 löytää suurestakin kuvamateriaalista luotettavasti. Kuvassa 2 voidaan laskea tarraimen 21, 22 etäisyys kohteesta, mitta h, kun kameran antamasta kuvamateriaalista tietokoneella 5 löydetään laservalon heijastuma. Riippuen heijastuman poikkeamasta s kameran kuva-alueen valitusta pisteestä voidaan 10 valopisteen etäisyys tarraimesta tarkasti laskea, koska tunnetaan kulma a. Mikäli kamerassa on ns. zoom-objektiivi, zoom-objektiivilla suoritetaan järjestelmän käyttöönoton yhteydessä kalibrointi, minkä jälkeen voidaan aina laskea tarraimen korkeus kohteesta kun zoom-objektiivin suurennussuhde 15 on huomioitu.

Tunnetun tuotteen mittojen hyödyntämisen tai eräiden konenäkö järjestelmien automaattisen tarkkuustoiminnon avulla, kun tunnetaan objektiivin tarkennusetäisyys, esim. Cognex 20 Auto-Focus toiminto, mahdollistetaan myös taakan heilahduksen vaimennus ilman että nostolaitteessa on numeerista paikoitusta, eikä ole edellisen esimerkin mukaista laservalon-lähdettä. Korkeustieto h saadaan laskettua siis ohjelman avulla. Kun ensimmäisestä täyden resoluution videokuva-alu-25 eesta 'leikataan' esim. 64x64 kuva-alkion kuva-alue, voidaan se paikallistaa seuraavasta tai seuraavista kuvista n. 30-50 ms:n viiveellä per tutkittava kuva (kuva 3, 4). Tämä johtaa tilanteeseen missä leikatun kuva-alueen siirtymä kussakin uudessa valitussa videokuvassa voidaan määrittää alkuperäi-30 seen tai verrattavaan kuvaan verrattuna. Kun tunnetaan kuva-alkioiden asema toistensa suhteen, nosturin tarraimen heilahduksen suunta ja nopeus maan pinnan, nostovaunun ja/tai sillan suhteen voidaan määrittää. Mittaus voidaan aloittaa milloin tahansa ja verrattavien kuvien otosten välinen tun-35 nettu aikaväli on sitten käytännön testien tuomaa tietoa.

Jos kuva-alueesta tunnetaan esimerkiksi jokin tuote tai sen piirteen todellinen koko, joka on tyypillistä vietäessä vakiotyyppisiä ja -kokoisia tuotteita varastoon tai varastosta 7 103031 pois, ei korkeusmittausta tarvita, koska kuvan kuva-alkiot saadaan muutettua suhteelliseksi liikkeeksi kun tunnetun tuotteen tai piirteen avulla on määritetty tarraimen etäisyys kohdealueeseen nähden. Jos käytetään kameran ja laser-5 valonlähteen yhdistelmää, otetaan edellä mainitulla videokuvan leikkausmenetelmällä näyte laservalon heijastuman ympäristöstä ja verrataan tämän leikkausalueen siirtymää peräkkäisien ja hyvin läheisten kuvaotosten kesken.

10 Kameran kuvasta saatavaa tietoa on havainnollistettu kuvissa 3 ja 4. Kuvassa 3 tarraimeen 21, 22 sijoitetulla kameralla 1 tai 2 otetaan kuvaa kameran alapuolisesta alueesta 100, jolloin kamerassa näkyy osa alapuolisesta alueesta. Kameran näyttämästä kuvasta määritetään etsittävä digitaalinen kuva-15 alue 102, joka on osa 101:stä, ja joka tallennetaan tietokoneen digitointikortin 10 muistiin. Haettavan alueen tulee olla sijoittunut siten, ettei nosturin tai robotti ehdi ajamaan kuvaruudusta ulos tai kuvakulma alueeseen ei muutu liikaa, niin että valaistuksesta johtuvat varjot voisivat muut-20 tua oleellisesti. Lasketaan haetun kuva-alueen poikkeamat esim. X' ja Y' kameran jostain kuva-alueen pisteestä, esim. kulmapisteestä 104.

Hetken kuluttua esim. 10-500 ms kuluttua samalla kameralla 1 25 tai 2, jolla edellisen kuva otettiin, otetaan uusi kuva 101.

: Nosturin tai robotin liikkeen mukaan muistiin tallennettu digitaalinen kuva-alue 102 on siirtynyt suhteessa kameraan 1 tai 2. Tietokoneen digitointikortilla voidaan hakea etsittävää aluetta 102 koko näytöltä tai vain osasta kameran näyt-30 töä. Kun konenäköjärjestelmä on etsinyt kaikki mahdolliset digitaaliset kuva-aluetiedot määritellystä hakualueesta, ilmoittaa järjestelmä yhteensopivuuden hyvyyden kullekin uudesta kuvan 4 alueesta 101 löydetylle kohteelle alkuperäisen kuvan 3 digitaalista kuva-aluetta 102. Koska etsittävän alu-35 een 102 tulee olla yksilöllinen ja etsittävä alue on riittävän suuri, ei kahta tai useampaa vaihtoehtoa käytännössä ole. Jos järjestelmä ilmoittaa useamman alueen sopivan haetuksi alueeksi valitaan aina hyvyydeltään parhaiten sopiva 8 103031 alue. Kun on löydetty, alueen sijainti kameran kuva-alueella 101 voidaan laskea jolloin saadaan X" ja Y". Jos X” ja Y" suhteellinen siirtymä verrattuna edellisen kuvan X' ja Y'-mittoihin on yli määrätyn raja-arvon ja edellä kuvattuja 5 löydettyjä alueita on useampia valitaan hyvyydeltään seuraa-va jne. Lopulta jos tulokset eivät ole järkeviä aloitetaan koko tarraimen heilahduksen paikoitus uudestaan (kuva 3).

Koska tunnetaan etäisyys kohteeseen joko nosturin tai robo-10 tin digitaalisen paikoitusjärjestelmän tai tarraimessa 21, 22, kameran välittömässä läheisyydessä olevan tunnettuun vinoon kulmaan asennetun laservalon avulla 32, voidaan kameroiden 1 ja 2 ja siten tarraimen liikesuunta, nopeus ja kiihtyvyys määrittää X' ja X" sekä Y' ja Y" suhteellisten 15 liikematkojen erotusten avulla kuva-alkioita laskemalla.

Haettavassa digitaalisessa kuva-aluetiedossa 102 ei saa sijaita tarraimessa 21, 22 kiinniolevan laservalolähteen 32 valoheijastumaa (tai se tulisi alueen ulkopuolelle) koska 20 tämä korkean intensiteetin omaava valo liikkuu suhteessa haettuun kuva-alueeseen 102 kameroiden 1 ja 2 kanssa ja huonontaa etsinnän onnistumista. Jos nosturissa on numeerinen paikoitusjärjestelmä voidaan tarraimen 21, 22 liikenopeus suhteessa nosturiin tai robottiin määrittää ja suorittaa 25 reaaliaikaista tarraimen heilunnan korjausta säätämällä nos-• turin tai robotin nopeutta. Nosturin tai robotin suuremmilla ajonopeuksilla tarraimen suhteellinen liike vaimennetaan nosturin tai robotin kantavien rakenteiden, esim. sillan, mittausajankohdan liikenopeuksien suhteen ja pienillä ajono-30 peuksilla suhteessa maan pintaan ja todelliseen maalipistee-seen suhteen. Erityisesti jos nosturissa tai robotissa ei ‘ ole numeerista paikoitusjärjestelmää voidaan sillan ja/tai siirtovaunun sekä tarraimen keskinäinen suhteellinen liike-nopeuksien erotus sekä tarraimen heilahduskulma määrittää 35 suhteessa Saimalle kuva-alueelle 100 ylhäältä nostovaunusta heijastetulla kuvien 3 ja 4 aikana kiinteästi lukitulla laservalolla tai valoilla 61, 62 (vrt. kuva 5). Tällöin tästä laservalon heijastumasta lasketaan edellä esitetyt mitat X', 9 103031 Υ', X" sekä Υ". Saatu mittaustulos on suoraan tarraimen suhteellinen liikenopeus suhteessa nosturin vastaaviin liikesuuntiin. Koska taakan heilahtaessa siirtovaunun tai muun kantavan rakenteen liikkuessa taakan heilahduksen nopeus voi 5 olla yhtä suuri kuin siirtovaunun nopeus molemmissa ylä- kuolokohdissa (maksimi heilahduskulma a) sekä taakan ollessa heilahtamatta paikallaan voidaan edelläkuvatut tilat erottaa toisistaan esimerkiksi nostovaunusta 4 alaspäin heijastetulla laservalolla 61, 62. Laservalon osuessa tunnistimien 1 ja 10 2 kuva-alueeseen 100 voidaan taakan heilahduskulma tarkasti määrittää ja edellämainitut saman tilannenopeuden omaavat mutta eri tilannetta edustavat heilahduksen tilat erottaa toisistaan. Samalla voidaan taakan heilahduskulma määrittää yläpuolisiin kantaviin rakenteisiin nähden tarkasti pienil-15 läkin kulma-amplitudeilla. Kuten kuvassa 5 on esitetty la-servalonlähde on sijoitettu siirtovaunuun 4. Heilahduskulma a on ylemmässä kuvassa eri suuri kuin nolla ja alemmassa kuvassa 5 nolla. Kummassakin kuvassa 5 vaunulla on ajonopeus vtroUey suhteessa maahan. Tarraimen heilahdusliikkeellä on 20 nopeus vgripper, joka ylemmässä kuvassa vaihtelee välillä vgripper ja nolla, joka saavutetaan heilahduskulmalla a. Tarraimen suhteellinen nopeus on kuvassa 5 esitetty merkinnällä vground.

Määrittämällä alapuoliseen alueeseen kiinteitä tunnistetta-25 via merkkejä tai viivoja voidaan joissain tapauksissa etsittävän digitaalisen kuva-aluetiedon etsintää helpottaa.

Jos nosturissa ei ole numeerista paikoitusjärjestelmää, menetelmällä saavutetaan parempi paikoittuminen myös käsiajol-30 la kuin mihin mm. matemaattisen heilurin kaavaan (T0 = 2πΊ (1/g), missä T0 = heilahdusaika (s), 1 = nostoköyden pituus (m), g = 9.807 m/sa) perustuvilla harmonisen heilahduksen valmennusjärjestelmillä päästään. Käsiohjatuissa nostureissa matemaattisiin kaavoihin ja oletuksiin perustuvilla 35 heilahduksen vaimennusmenetelmillä on useimmilla tyypillistä niiden yli- tai alipaikoitus käsiajolla ajettaessa ennalta määrättyyn pisteeseen. Tällaista ominaisuutta ei keksinnöllä ole, koska kuljettajan antaessa pysäytyskäskyn heilahdus on 10 103031 jo suhteessa todelliseen maalialueeseen ja pysäytyspiste on kameroiden 1 ja 2 kuvaamalla pienellä kuva-alueella 101. Kamerat 1 ja 2 ja siten myös tarrain 21, 22 on paikoitettavis-sa ohjausjärjestelmää opettamalla tai empiirisen tutkimuksen 5 avulla saadun tiedon mukaan käyttäjän odottamaan vastaavan ilman taakan heilahduksen vaimennusta olevan nosturin oletettuun maalipisteeseen pysäytyshetkestä lähtien toistettavan tarkasti ja samanaikaisesti taakan heilahdukset voidaan vaimentaa.

10

Kamerajärjestelmän antaman informaation avulla voidaan määrittää tarraimen hetkellinen, suhteellinen liikenopeus, suhteessa valittuun kohteeseen (lattiataso tai esim. yläpuolinen nostovaunu). Liikenopeudet ja suunnat saadaan sekä sil-15 lan että vaunun suunnassa eriteltynä. Kääntyvän tarraimen kääntökulma voidaan samoin määrittää suhteessa valittuun kohteeseen.

Konttinosturilla taakan heilahduksen vaimennuslaitteella 20 voidaan myös tunnistaa kontin päässä oleva numerosarja jolla kontin sisältö ja lastausosoite laivan ruumassa voidaan varmistaa. Automaation avulla turvallisuus kasvaa koska konttien sijainti laivassa on ennalta määrätty laivan vakavuuden vuoksi. Sama lastaustieto voidaan hyödyntää purkaussatamassa 25 samanlaisella laitteistolla suoraan vastaanottavan sataman : - tietojärjestelmään, jolloin materiaalin käsittely tehostuu niin lähetys kuin vastaanottavassa satamassa.

Kuvassa 6 esitetään tuotetunnuksen avulla suoritettavaa tun-30 nistusta. Tuotteen päälle tai jollekin sivulle on asetettu käsin tai automaattisen asettajan avulla tuotteen tunnis-tusetiketti 37. Tavarakontissa etiketti voi olla kiinteästi maalattu. Etikettiin 37 on merkitty tuotteen automaattisen tunnistuksen mahdollistamiseksi tuotteen tunniste tarvitta-35 vin tunnusmenetelmin. Kameralla yleisesti käytetty tekstityyppi on SEMI-tyyppiä. Viivakoodeja voidaan kameran avulla tunnistaa myös mutta erityisesti viivakoodi on tarkoitettu inventaario yms. tuotantoympäristön muun toimintojen palve- 11 103031 lemiseksi.

Jos tarraimen korkeusasemasta ei ole numeerista tietoa kameran ohjaamiseksi, tarraimen puskuripinnalle voidaan asentaa 5 laservaloa tuottava valonlähde 36 vinoon kulmaan leukojen auki/kiinni suuntaan. Tarraimen lähestyessä tuotetta ylhäältä alaspäin kamera 1 tai 2 tarrainleuassa 23 tai 24 havaitsee laservalon liikkeen tuotteen yläpinnalla. Jollakin raja-arvolla laservalo 36 katoaa tai ylittää määrätyn kuva-alueen 10 raja-arvon toisen kameran näkökentästä jolloin ko. kameralla luetaan ennalta ohjelmoitu alue tuotteen yläpinnasta. Etikettiin 37 on tulostettu useita tuotetunnuksia, jotta etiketin paikka ei olisi kovin kriittinen. Automaatiojärjestelmän tai käyttäjän toimesta voidaan luettu tuotetunnus hyväksyä 15 tai hylätä tiedon myöhempää hyödyntämistä varten.

Jos tarrain liikkuu varsin matalalla eivätkä kamerat 1 ja 2 pysty lukemaan tuotteen etikettiä tuotteen päältä mm. kameran 1 ja 2 liian kapean kuvakulman takia voidaan tarraimen 20 alapinnalle asentaa kolmas kamera 35. Tälle etikettiä lukevalle kameralle 35 laservalonlähde 36 voidaan asentaa sellaiseen kulmaan, joka on etiketin tunnistuksen kannalta optimaalinen. Aina etikettiä lukevalla kameralla 35 ei tarvita edes laservalonlähdettä 36, koska tuotteen tunnistus voi 25 tapahtua vaikka vasta sitten kun tuote on jo tarraimen leu-• kojen 21 ja 22 kannattama. Etikettiä lukeva kamera 35 voi * < toimia myös tarraimen numeerisesti paikoitetulla korkeudella varustetussa automaattisessa järjestelmässä tuotteen noudon yhteydessä yllättävien esteiden tunnistajana. Eräissä sovel-30 lutuksissa voidaan tuotetta kääntää tai pyörittää tuotteen ollessa leukojen 21 ja 22 kannattamana kääntölaitteella, jolloin tuote-etiketti voi sijaita paikoissa, joissa sitä ei normaalisti voitaisi lukea ilman tuotteen kääntö- tai pyöri-tyslaitetta.

35

Kuvassa 7 esitetään edelleen erityistä tuotteen tunnistusta. Vaakasuorassa olevan sylinterimäisen tuotteen 50 kelaus tms. keskiöreikään on asennettu kuvan 7 mukainen tuotetunniste- 12 103031 kelkka. Runko 49 sisältää kamerajärjestelmällä tunnistettavan tuotemerkinnän. Rungon painopiste on aivan alareunassa lähellä alinta sylinterimäistä pyörää 42. Jousien 45 ja 46, painovoiman tai muun voiman avulla painetaan sylinterimäisiä 5 rullia vasten keskiöreiän sisäpintaa. Koska pyörät 40, 41 ja 42 ovat sylinterimäisiä ja yhdensuuntaisia, pääsee tuotetun-nistekelkka 49 pyörimään rullan pyörityksen yhteydessä eri työvaiheissa mutta pysyy pyörien 40, 41 ja 42 ansiosta asetetussa paikassa. Tuotetunniste rungossa 49 voi olla kiin-10 teä, rei'itetty tai muu etiketti. Jos runko 49 on hyvin lähellä tarraimen leuoissa 23 ja 24 olevaa kameraa(-oita), tunnistemerkintä voi olla reikänumerolevy.

Kuvan 8 mukaan tietokoneena voi olla, esimerkiksi tavallinen 15 henkilökohtainen tietokone näytöllä ja näppäimistöllä. Tietokoneella on pysyvä massamuisti, esimerkiksi kovalevy, joka sopii suuren informaatiomäärän pysyväksi varastoksi. Kameroiden tuottama kuvasignaali on yhdistetty suoraan tietokoneen videokorteille. Tietokoneessa 5 on keskusyksikkö 20, 20 jonka tiedonsiirtoväylään on liitetty tiedon siirron mahdollistamiseksi mm. viestintäkortti 6, tietokoneen verkkokortti 7, äänikortti 8, videokortti 10, esim. Cognex VP50 tai 5000 Series, joka mahdollistaa halutun paikan etsinnän ja peräkkäisten kuvien välisen vertaamisen halutuissa kuva-alkioissa 25 muutamien kymmenien millisekuntien intervallein, muistiyk-: ' sikkö 11, kiintolevy 12 ja näyttökortti 13, joiden välillä kommunikointi on mahdollista. Keskusyksiköltä saamansa tiedon mukaan nosturia ja kameroita voidaan ohjata säätöyksi-köstä 14, toisaalta myös kameralta saadun tiedon perusteel-30 la. Tietokone voidaan varustaa mm. CD-asemalla, käyttäjälii-tynnöillä (näppäimistö, mikrofoni sekä kaiuttimet, näyttö), massamuistilla ja modeemilla. Tietokoneen massamuistille on asennettu ohjelma ja tietokone on liitetty ohjausjärjestelmään. Tietokoneen käyttöjärjestelmä on ns. moniajokäyttöjär-35 jestelmä ja siinä on käytössä siis multimediavälineistö. Ohjausjärjestelmä suorittaa tarraimen tai koneen realiai-kaista valvontaa ennalta ohjelmoidulla tavalla (logiikkaoh-jelma). Ohjausjärjestelmään kuuluu logiikkaohjaus, käyttö- 13 103031 ohjaimet (eteen, taakse, oikealle, vasempaan, hitaasti, nopeasti jne.), digitaalinen paikannusjärjestelmä ja moottori-käytöt. Logiikka huolehtii myös kameroiden optiikan kääntö-elimien reaaliaikaisesta ohjauksesta ja säätötoimenpiteistä.

5 Nosturia tai robottia ohjataan joko automaattisesti, puoliautomaattisesta tai käsiohjaimilla.

Nopea tiedonsiirtoväylä on olemassa tietokoneen ja logiikan välillä. Tietokoneella on suora pääsy kaikkeen tietoon lo-10 giikan muistissa. Tiedonsiirtoväylän avulla tietokoneen ka-merasovellus korjaa tarraimen paikannusta. Tietokoneeseen liitetyillä kaiuttimilla järjestelmä voi antaa kuljettajalle ääniviestejä. Kaiuttimien ohjaus tapahtuu tietokoneen multimedia-kortin välityksellä. Se voi tapahtua joko siten että 15 ennen äänitettyä puhetta soitetaan äänikortin välityksellä tai tallennettu teksti muutetaan puheeksi ohjelman välityksellä äänikortin kautta, kun on este tai muun ennalta määrätyn ohjauksen takia. Tarrainta voidaan ohjata mikrofonin välityksellä, kun ääni muutetaan tietokoneen ymmärtämäksi 20 signaaliksi.

Käsin ajettavalla nosturilla lähestyttäessä maalialuetta, konenäön avulla päästään todelliseen maalipisteeseen. Nosturin hidastuvuuden ja kiihtyvyyden tulisi olla sen suuruinen, 25 että siirrettävä vaihteleva massa (taakka) ei oleellisesti • ' muuta nosturin hidastuvuuksia. Jos taakan massa olisi mää räävä saattaisi nosturi liukua 'nahkoineen' ajokiskoilla liian nopeassa pysäytyksessä. Kiihdytyksessä siirtovaunun pyörät sutisivat tyhjää koska taakan hitausmassan liikkeelle 30 saanti vaatii oman hitauden. Nostureista tunnetut ja suun-. nittelussa yleensä käytössä olevat kiihtyvyys- ja hidas- tusarvot ovat 0,1 - 0,7 m/s2, edullisesti 0,3 - 0,5 m/s2. Robottien kiihtyvyys ja hidastuvuus on suurempi, tyypillisesti 1-4 m/s2.

35

Kun nosturin kuljettaja lähestyy maalialuetta hän hiljentää ajonopeuden lähelle 0,6m/s (5-6 m/min). Nosturin suunnittelija on laskenut hidastuvuuden edellämainitun kiihtyvyyden 14 103031 rajoihin. Lopulta lopullinen kiihtyvyys määräytyy valitun ajokoneiston mukaan ja siten jokaisella nosturilla on sovel-lutuskohtainen hidastuvuus ja kiihtyvyys. Kun kuljettaja on tottunut nosturin kuljettaja, hän ajaa tuntemaansa hitaalla 5 ajonopeudella ja ammattitaidollaan nostaa kätensä nosturin suuntaohjaimelta juuri oikealla hetkellä saavuttaakseen oikean pysäytyspaikan. Nosturin oman hidastuvuuden mukaan nosturi jatkaa vielä eteenpäin käyttäjän antamasta pysäytysno-peudesta suhteellisen lineaarista hidastuskäyrää pitkin alas 10 pysäytykseen saakka, jos kuljettaja ei tee uusia korjaus-liikkeitä.

Nosturille, joka on ilman numeerista paikoitusta, konenäkö-järjestelmän avulla nosturinkuljettaja voi opettaa normaalit 15 nosturin pysäytysnopeudet ja niiden vaatimat hidastusmatkat. Kun hidastusmatka on opetettu, voidaan konenäköjärjestelmän avulla toistaa kuljettajan opettama hidastuminen pysäytys-käskystä määrätyn matkan päässä olevaan pisteeseen ja samalla suorittaa taakan heilahduksen vaimentaminen myös vaihtu-20 villa taakan massoilla. Hidastuminen tapahtuu siis konenäön avulla numeerisesti ohjaten vaikka nosturissa ei olisi koko numeerista paikoitusjärjestelmää eri siirtoliikkeissä.

Nosturin tai robotin heilahduksen havaitsemisjärjestelmää on 25 kuvattu vuokaavion muodossa kuvassa 9.

•

Lasersäde voidaan ohjata heijastavan pinnan kautta toivottuun paikkaan ja kameroita voidaan kääntää eri suuntiin tavallisen mäntä/sylinterivälineen avulla tai niiden kuvaamaa 30 aluetta voidaan heijastaa peilin tai vastaavan heijastavan pinnan kautta.

Numeerisella paikoituksella tarkoitetaan sitä, että jokaisella nosturin alueella on oma numeroin esitettävä arvonsa, 35 jolla nosturi löytää tämän alueen (pisteen), ja joka on tallennettu kameran ja nosturin valvontajärjestelmään (kuva 8). Arvon perusteella nosturin liikettä voidaan ohjata toistuvasti.

Claims (8)

15 103031 On huomattava, että keksintöä on edellä esitetty vain tiettyjen esimerkkien valossa. Tällä ei haluta millään tavalla rajoittaa keksintöä vain näihin ratkaisuihin, esim. tarrain 5 on mikä tahansa tartuntaelin tai vastaava, vaan myös niihin, jotka ammattimies voi toteuttaa oheisten patenttivaatimusten esittämän suoja-alueen rajoissa. • r 103031

1. Menetelmä nostolaitteessa riippuvan taakan heilahtelujen havainnoimiseksi ja nostolaitteen ohjaamiseksi saadun tiedon 5 perusteella, jossa nostolaitteessa on silta tai vastaava, johon tartuntaelimet (21, 22) nostettavaan tavaraan tarttumiseksi on kiinnitetty liikutettavasti nostovarren tai vastaavan (23, 24) välityksellä, jonka tartuntaelimen (21, 22) ja siihen kiinnitettävän tavaran liikkeiden seuraamiseksi on 10 sijoitettu ainakin yksi tunnistin (1, 2), jo(t)ka on(vat) yhteydessä tietokoneeseen nosturin ohjaamiseksi muistiin tallennettujen paikkatietojen ja/tai tunnistim(i)en (1, 2) antaman tiedon mukaan, ja joiden kuva-alueesta on tarkasteltavissa määrättyjen kuva-alkioiden avulla tiettyjä kuva-al-15 kioita muuttamalla kuva numeeriseksi tiedoksi ja siirtämällä tieto yhteyttä pitkin tietokoneeseen (5), tunnettu siitä, että edellisestä tai aikaisemmasta kuvasta tunnistettava kohde tai alue määritetään, edellisestä määritetystä tunnistettavasta kuvan kohteesta 20 tai alueesta muodostetaan numeerinen tieto, otetaan tietyn aikavälin jälkeen ainakin toinen kuva, jonka kuvan kohteesta tai alueesta muodostetusta numeerisesta tiedosta määritetään edellisen määritetyn tunnistettavan kohteen tai alueen todettu siirtymä, kuva-alkioiden tunnetun, 25 keskinäisen suhteen perusteella määritetään tarraimen hei-: ' lahduksen nopeus ja suunta halutun paikan suhteen, annetaan siirtymätiedon perusteella tietokoneesta nopeus- ja suuntatieto nosturin ohjausjärjestelmälle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että tunnistin on kamera, edullisesti CCD tai RGB-kamera.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-35 t u siitä, että kameralla (1, 2) otetaan kuvaa kameran alapuolisesta alueesta (100), jolloin kamerassa näkyy osa alapuolisesta alueesta, kameran näyttämästä kuvasta määritetään etsittävä digitaalinen kuva-alue (102), joka on osa kameran 17 103031 kuva-alueesta, ja joka tallennetaan tietokoneen muistiin, samalla kameralla (1, 2), jolla edellisen kuva otettiin, otetaan uusi kuva (101), tietokoneella haetaan etsittävää aluetta (102) ainakin osasta kameran näyttöä, alueen löydyt-5 tyä kameran kuva-alueelta (101), lasketaan suhteellinen siirtymä verrattuna edelliseen tarkasteltuun kuva-alueeseen (102) nähden.

4. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-3 mukainen mene-10 telinä, tunnettu siitä, että määritetään nosturin asema, määritetään tarraimen etäisyys kohteesta, määritetään nostovaunun ja/tai sillan nopeus, tietojen perusteella säädetään nostovaunun ja sillan nopeutta.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että määritetään tarraimen etäisyys kohteesta tunnettua kohdetta kuvaamalla tunnetun kohteen ollessa edullisesti esim. nostettavan taakan piirre, nostettava taakka itse, erillinen laservalonsäde, joiden määritettävä mitta 20 tunnetaan.

6. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että määritetään nostovaunun ja/tai sillan nopeus, mitataan heilahduskulma (a), säädetään 25 nostovaunun ja sillan nopeutta.

7. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuote tunnistetaan samalla, ja lisäksi ohjataan tarrain nostettavaan taakkaan 30 tarttumiseksi. 4

8. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 4-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kohteen tai alueen etäisyyden määrittämiseksi tunnistimesta kamera suunnataan la- 35 sersäteeseen tai vastaavaan kuva-aluesta erottuvaan muotoon, joka on sijoitettu tunnetussa kulmassa kameraan, ja joka on löydettävissä kameran kuva-alueesta. 18 103031