NL9400211A

NL9400211A - Kraansysteem met afstandsmeting en botsingscontrole.

Info

Publication number: NL9400211A
Application number: NL9400211A
Authority: NL
Original assignee: Lepek Alexander
Priority date: 1993-02-14
Filing date: 1994-02-10
Publication date: 1994-09-01
Also published as: DE4403898A1; BE1008089A3; IL104723A0; FR2706438A1

Description

Titel: Kraansysteem met afstandsmeting en botsingscontrole.

Gebied van de uitvinding

De uitvinding betreft een systeem voor het verbeteren van de werking en veiligheid van kranen. De uitvinding betreft verder een specifiek type van systeem, waarvan het doel is de oriëntatie van de bestuurder in het werkterrein te verbeteren en beperkingen aan de kraanbewegingen op te leggen om botsingen te voorkomen tussen de kraan, de last en objecten in het werkgebied. De uitvinding is toepasbaar en bedoeld voor het gebruik in kranen, hijswerktuigen, monorails en dergelijke. Typische toepassingen zijn bij containerkranen, grijperkranen, portaalkranen, scheepskranen, opslaggebieden en dergelijke.

Doel van de uitvinding

Een hoofddoel van de uitvinding is te voorzien in een systeem dat de kraanbestuurder helpt een betere oriëntatie van het werkterrein te verkrijgen en welke beperkingen oplegt aan de kraanbewegingen om botsingen te voorkomen tussen de kraan en het spreidstuk, de haak of de grijper daarvan en de last en andere objecten welke aanwezig zijn in het werkgebied.

Deze en verdere doelen zullen duidelijk worden uit de volgende beschrijving.

Korte samenvatting van de uitvinding

Volgens de uitvinding zijn afstandsmeetmiddelen aangebracht op de wagen waaraan het spreidstuk is opgehangen. De wagen beweegt langs een of meerdere rails. De afstandsmeetmiddelen meten de verticale afstand tussen de wagen en specifieke punten op de grond, welke zich op de geanticipeerde route van het spreidstuk naar zijn bestemming bevinden. Aanvullende metingen worden uitgevoerd om de positie van de wagen met betrekking tot de rails daarvan te verkrijgen en de afstand daarvan tot het spreidstuk. De afstanden als functie van de positie van de wagen worden opgeslagen in een computergeheugen. Indien de wagen voortbeweegt en de geanticipeerde positie wordt de actuele positie van het spreidstuk, dan kan de afstand van het spreidstuk met de last tot de grond daaronder worden berekend. Een kaart van de hoogten van de objecten in het gebied van het respectieve terrein onder het spreidstuk wordt zo verkregen. De benodigde kennis van de hoogte van deze objecten wordt gebruikt om de snelheid van het spreidstuk te beperken in de richting van dichtbij gelegen objecten teneinde een botsing tussen het spreidstuk met de last aan de ene kant en deze objecten aan de andere kant te voorkomen. Het is relatief makkelijk een kaart van de objecten te construeren indien deze een paar standaard vormen en afmetingen hebben, zoals het geval is bij een containerkraan die scheepscontainers laad en last. In het geval van scheepscontainers is het een voordeel de geanticipeerde afstanden te meten zoals in de uitvinding en niet de actuele afstanden, daar het spreidstuk en de geladen container de gezichtslijn tussen de afstandsmeetmiddelen en het gebied direct onder het spreidstuk kunnen blokkeren. Een kaart van de hoogten van de objecten in het werkgebied wordt getoond aan de bestuurder voor een betere oriëntatie in het werkterrein. De hoogtekaart gegevens zijn geschikt voor opslag in de zo genoemde "black box" opslag voor toekomstig onderzoek in het geval van een ongeval.

Korte beschrijving van de tekeningen

De bijgevoegde schematische tekeningen, welke niet op schaal zijn, gegeven de uitvinding weer.

Fig. 1 is een schematische tekening van een containerkraan met aan de wagen aangebrachte afstandsmeetmiddelen; fig. 2 is een tekening van de kraan volgens fig. 1 met de last verplaatst naar het losterrein; fig. 3 is een vooraanzicht van de kraan volgens fig. 2 met bepaalde afstandsmeetmiddelen gebruikmakend van de parallax tussen een licht aanwijzer en een video camera; fig. 3A is een bovenaanzicht van het spoor van de lichtplaats van de aanwijzer volgens fig. 3; fig. 4 is een blokschema van de gegevensverwerking en de systeembesturing; fig. 5 is een bepaalde weergave van de hoogtekaart, welke wordt getoond aan de bestuurder, en het spreidstuk weergeeft en de positie van de last daarvan en de containers volgens fig. 2.

Gedetailleerde beschrijving van de voorkeursuitvoeringsvorm

Fig. 1 toont een containerkraan uitgerust met een systeem volgens de uitvinding. In deze specifieke uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, is het spreidstuk 1 opgehangen aan de wagen 2, kan de verticale afstand tussen het spreidstuk en de wagen kunnen worden gecontroleerd, de wagen 2 is ontworpen om langs de wagenrails 3 en 4 te bewegen. De dwarsbeweging van het spreidstuk wordt gerealiseerd door de kraan over de kraanrails 5 en 6 te bewegen. In deze tekening is het spreidstuk weergegeven, beladen met een container 7, welke gelost dient te worden op het terrein 8 tussen de containers 9, 10 en 11. In deze uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn de afstandsmeetmiddelen een optische aanwijzer 12 en een video camera 13, beide benedenwaarts gericht en beide aangebracht aan de wagen 2 aan de zijde die in de richting van de beweging van de wagen ligt, en voorbij het spreidstuk 1 met de last 7, zodat het spreidstuk 1 en de last 7 de gezichtslijn tussen de aanwijzer 12 en de plaats die deze aanwijst en de gezichtslijn tussen de aangewezen plaats en de video camera 13 niet blokkeert.

Fig. 2 toont de kraan van fig. 1 met de wagen 2 verplaatst over de rails 3 en 4 daarvan, boven het terrein 8 waar de container 7 dient te worden gelost.

Fign. 3 en 3A geven de uitvoeringsvorm weer van de verticale afstandsmeetmiddelen volgens de uitvinding, omvattende een aanwijzer en een video camera. In fig. 3 wordt een vooraanzicht van de kraan getoond. Fig. 3A is een bovenaanzicht van het respectieve grondgebied.

In fig. 3 bevindt de wagen 2 zich tussen de posities van de fign. 1 en 2 en de aanwijzer 12 verlicht de losplaats 8 en de daarnaast liggende container 11 door het verlichten van de plaats 31 met de lichtstralen 36 en 37. Het spreidstuk met de last worden verlicht door de aanwijzer met lichtstraal 35 op de plaats 32. De plaatsen 31 en 32 worden bekeken door de video camera 13 en de verticale afstanden tot de container 11, het terrein 8 en het spreidstuk 1 met de last 7 worden berekend gebruikmakend van de parallax methode. Indien de wagen 2 beweegt van de positie in fig. 1 naar de positie in fig. 3, de tast lichtplaats 31 het spoor 33 af. Indien het spreidstuk 1 boven het losterrein 8 is, verlicht de aanwijzer de plaats 34.

Overeenkomstig een voorkeursontwerp van de uitvinding, voor het meten van verticale afstanden indien de wagen in de tegengestelde richting beweegt, zijn tweede afstandsmeetmiddelen zoals een tweede aanwijzer 22 en een tweede video camera 23 aangebracht aan de wagen en de achterzijde voorbij het spreidstuk met de last, zodat het spreidstuk met de last de gezichtslijn naar de grond van de aanwijzer 22 en de video camera 23 niet blokkeren. Overeenkomstig een voorkeursontwerp zijn vergelijkbare meetmiddelen aangebracht aan de wagen aan de zijkanten voor het meten van de benedenwaartse afstanden indien de kraan zijdelings beweegt op de kraanrails.

Indien de verticale afstanden worden gemeten, wordt de positie van de wagen langs de rails gemeten gebruikmakend van bekende technieken voor dergelijke metingen. Overeenkomstig een voorkeursontwerp wordt de positie van de kraan op de kraanrails ook gemeten, gebruikmakend van bekende techniek. De posities worden gerelateerd aan de verticale afstanden zoals duidelijk zal worden uit de volgende beschrijvingen.

Fig. 4 is een blokschema van het systeem overeenkomstig de uitvinding. Een computer verwerkingseenheid 40 accepteert en slaat in een geheugen 41 op, een serie 42 van de gemeten posities van de wagen 2 langs de rails en de verticale afstanden tot de grond gemeten in deze posities van de wagen. De verwerkingseenheid 40 accepteert en slaat in een geheugen 41 verder op, de posities van de wagen langs de rails daarvan en de afstanden tot het spreidstuk 2 met de last 7 gemeten in deze posities van de wagen. De verwerkingseenheid 40 wordt verder voorzien van de opgeslagen gegevens 44 over het geometrisch model van de relevante kraanonderdelen, de relevante posities van de afstandsmeetmiddelen en de standaardafmetingen van de containers. Deze informatie is voldoende om een mathematische modelkaart 45 te maken, waarop de hoogte van de grond, hoogten van dichtbij gelegen objecten en posities van het spreidstuk met de last relatief ten opzichte van deze objecten worden geregistreerd. De modelkaart 45 wordt gebruikt om beperkingen op te leggen aan de kraanbesturingen, gebruikmakend van bekende technieken, om de snelheid te beperken van het spreidstuk in de richting van een dichtbij gelegen obstakel of om de snelheid van het vieren van het spreidstuk te beperken, zodat een botsing tussen het spreidstuk of de last daarvan en omgevende objecten of het losterrein wordt voorkomen. Overeenkomstig een voorkeursontwerp van de uitvinding grijpt het systeem alleen in in de handelingen van de kraanbestuurder, indien een dergelijke handeling kan leiden tot een botsing.

Overeenkomstig een voorkeursuitvoering zijn een aantal retroreflectoren gepositioneerd op exact bekende punten, zoals op de lager gelegen delen van de kraan en zijn gemakkelijk te identificeren door de afstandsmeetmiddelen, de punten worden gebruikt voor zelf-calibratie van het systeem gedurende normaal bedrijf. De verwerkingseenheid 40 controleert een video beeldscherm 47, dat zichtbaar is voor de kraanbestuurder en dat de toestand van het systeem en de videobeelden van de video camera's 13 en 23 toont.

Overeenkomstig een voorkeursuitvoeringsvorm is het geheugen 40 een niet-wisbaar geheugen en kan aldus dienen als een "black box" voor toekomstig onderzoek in het geval van ongevallen.

Fig. 5 toont een bepaalde grafische weergave 50, weergegeven op beeldscherm 47 van de modelkaart 45, zichtbaar voor de kraanbestuurder voor een betere oriëntatie en zicht op het werkgebied. In dit bepaalde ontwerp van de weergave 50,51 is een indicatie van de aanwezigheid van container 11, welke zich bevindt aan de rechterzijde van het losterrein 8.

Claims

1. Kraan voorzien van meet- en besturingsmiddelen, omvattende een gestel dat een omhoog gebrachte rail of rails draagt, een wagen welke beweegbaar is langs de rails, met opgehangen aan de wagen een spreidstuk of grijper, met het kenmerk, dat de kraan is uitgerust met benedenwaarts gerichte afstandsmeetmiddelen, aangebracht aan de wagen, dicht bij de rand die in de bewegingsrichting de voorzijde vormt, positiemeetmiddelen voor het meten van de positie van de wagen t.o.v. de rails, een computer verwerkingseenheid met geheugen opslagmiddelen voor het opslaan, berekenen en correleren van de benedenwaarts gemeten afstanden naar objecten en naar het spreidstuk en de last daarvan, en de plaats gemeten t.o.v. de rails, en voor het maken van een geometrisch model van het werkgebied en de objecten daarin, en middelen ingericht om in wisselwerking te staan met de besturingen van de kraan om automatisch een botsing te voorkomen van het spreidstuk, de last en andere objecten.

2. Kraansysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat dit kraanrails omvat liggende op de grond, de kraan is beweegbaar op de kraanrails, positiemeetmiddelen voor het meten van de positie van de kraan t.o.v. de kraanrails en middelen voor het maken van het geometrisch model van het werkgebied, welk model de positie van de kraan op de kraanrails omvat.

3. Kraansysteem volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de wagenrail of -rails of de kraanrails een vooraf bepaalde hoek insluiten met de horizontale richting.

4. Kraansysteem volgens de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat middelen zijn voorzien voor het doorgeven van gegevens over de afmetingen van standaard objecten en lasten aan de verwerkingseenheid, welke aanwezig zijn in het werkgebied, en middelen voor het maken van het geometrische model van het werkgebied.

5. Kraansysteem volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de afstandsmeetmiddelen omvatten een benedenwaarts verlichte optische aanwijzer of aanwijzers, en een video camera of CCD, welke de aangewezen plaatsen bekijkt, en middelen voor het berekenen van de verticale afstand uit de beeldpunt gegevens met de parallax methode.

6. Kraansysteem volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat retroreflectoren, aangebracht op vooraf bepaalde posities, middelen verschaffen voor zelf-calibratie van de afstandsmeetmiddelen.

7. Kraansysteem volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de verwerkingseenheid is voorzien van een niet-wisbaar geheugen op een dusdanige wijze dat de nieuwe gegevens de geheugeninhoud met oude gegevens niet uitwissen, het nietveranderlijk geheugen wordt toegepast als een "black-box" voor de analyse van de kraanbewegingen.

8. Kraansysteem volgens een der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat middelen voor het tonen van het actuele geometrische model aan de kraanbestuurder.

9. Kraansysteem volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat middelen zijn voorzien zodat afbeeldingen verkregen met de video camera worden getoond aan de kraanbestuurder.

10. Kraansysteem volgens een der conclusies 1-9, met het kenmerk, dat aanvullende afstandsmeetmiddelen zijn aangebracht aan de tegenoverliggende zijde van de zijde van de wagen voor het meten van de afstanden indien het spreidstuk wordt bewogen in de tegenovergestelde richting van de richting volgens conclusie 1 of 2.

11. Kraansysteem volgens een der conclusies 1-10, met het kenmerk, dat is voorzien in aanvullende verwerkingseenheden in aanvulling op de verwerkingseenheid.