DE19749125A1 - Wagenkamera-Positionserfassungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionserfassungs­ vorrichtung für eine Wagenkamera auf einem Wagen für einen Containerkran beispielsweise und kann auf alle Maschinen zum Befördern einer Last, die durch ein Drahtseil angehoben wird, verwendet werden, wie z. B. einen Transferkran, einen Überkopf­ kran und dergleichen.

Üblicherweise werden ein Containerkran usw. verwendet, wenn Lasten, welche auf der Erde aufgestapelt sind, auf ein Schiff entlang eines Piers geladen werden oder Lasten auf einem Schiff entladen werden und auf der Erde aufgestapelt werden. Bei solch einer Arbeitshandhabung von Lasten wird die Last derart kontrolliert, daß das Schwingen der Last erniedrigt wird, und die angehobene Last wird sicher an einer Zielposi­ tion unter Verwendung einer Landesteuervorrichtung, die später beschrieben wird, genau gelandet.

Bei der üblichen Landesteuervorrichtung ist eine Last mit ei­ nem Hebedraht über ein Aufzugzubehör bzw. eine Hebevorrichtung aufgehängt, wird der Kran zur Zielposition entlang der Schie­ nen in diesem Zustand fortbewegt, wird der Wagen zur Zielposi­ tion entlang des Trägers bewegt, wird die Schwingstärke der angehobenen Last darauf folgend durch einen Sensor erfaßt (die Schwingstärke wird als ein Neigungswinkel bezüglich der ver­ tikalen Linie durch Fotografieren eines Ziels auf dem Aufzug­ zubehör mit einer auf dem Wagen installierten Kamera erfaßt) und wird die Bewegung des Wagens basierend auf diesem Erfas­ sungswert kontrolliert bzw. gesteuert, wodurch das Schwingen der angehobenen Last so klein wie möglich gemacht wird, und wird die angehobene Last dann gelandet, wenn die Schwingstärke innerhalb eines erlaubten Bereichs liegt.

Für die oben erwähnte Landesteuervorrichtung für Aufzugzubehör wird der Wagen auf dem Träger zunächst an einer vorbestimmten Position korrekterweise gestoppt, wird dann die Schwingstärke des Aufzugzubehörs unter Verwendung eines Schwingsensors er­ faßt und wird die Schwingstoppsteuerung basierend auf diesem Erfassungswert ausgeführt, wodurch die Last an der Zielposi­ tion gelandet wird. Die Position der Wagenkamera auf dem Wagen wird dabei sukzessivermaßen durch Erfassen des Fortbewegungs­ weges von einem Referenzpunkt, welcher auf dem Träger vorgese­ hen ist, unter Verwendung eines Kodierers (nicht gezeigt) er­ faßt.

Falls sich jedoch die Ablenkung des Standfußes oder des Trä­ gers verändert oder eine Verschiebung zwischen dem Kranrad und der Schiene wegen der Bewegung des Wagens auf dem Träger oder der Gewichtsänderung der angehobenen Last auftritt, wird eine Verschiebung des Referenzpunkts auf dem Träger durch die re­ sultierende horizontale Fortbewegungsstrecke erzeugt, was ei­ nen Meßfehler erzeugt, so daß die Erfassungsgenauigkeit der Wagenposition oder Wagenkameraposition schlechter wird. Daraus resultierend wird ebenfalls die Landegenauigkeit erniedrigt.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser Situation geschaffen, und dementsprechend besteht eine Aufgabe davon in der Bereitstellung einer Wagenkamera-Positionserfassungsvor­ richtung, bei der die Position eines Aufzugzubehör genau er­ faßbar ist, wodurch die Genauigkeit der Landepositionssteue­ rung erhöht werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 angegebene Wagenkamera-Positionserfassungsvorrichtung gelöst, nämlich durch eine Wagenkamera-Positionserfassungsvorrichtung, welche derart gestaltet ist, daß eine Wagenkamera auf einem Wagen, der entlang eines Trägers fortbewegbar ist, installiert ist, ein Fußziel, welches zusammen mit einem Kran läuft, in einer Position in einem vorbestimmten Abstand entfernt von dem Zentrum einer Schiene, auf der der Kran verläuft, vorgesehen ist, eine Trägerkamera auf dem Träger an einer Position in­ stalliert ist, die einen vorbestimmten Abstand auf demselben Weg entfernt ist, ein Neigungswinkel θ_cg zwischen der Kamera­ mittellinie und dem Fußziel durch die Trägerkamera gemessen wird, ein Neigungsmeßgerät auf der Aufzugkamera zu messen ei­ nes Neigungswinkels θ_kg des Neigungsmeßgeräts bezüglich der Vertikalen installiert ist, ein horizontaler Fortbewegungsweg δ_g Referenzpunkts auf dem Träger bezüglich dem Schienenzentrum durch ein Meßinstrument gemessen wird, ein konstanter Wert δ₀ bezüglich des horizontalen Fortbewegungsweges berechnet wird zu

δ₀ = δ_g0 - H_g(θ_cg0 - θ_kg0)

(wobei H_g die Höhe von dem Fußziel zur Trägerkamera ist)
und zwar im voraus unter Verwendung der Anfangswerte θ_cg0, θ_kg0 und δ_g0 der Meßwerte und andererseits die Neigungswinkel θ_cg und θ_kg alle Augenblick während des Lasthandhabungsbetriebs gemes­ sen werden, ein sich ändernder horizontaler Fortbewegungsweg δ_g von dem Referenzpunkt auf dem Träger berechnet wird zu

δ_g = δ₀ + H_g(θ_cg - θ_kg)

unter Verwendung dieser Meßwerte θ_cg, θ_kg und dem konstanten Wert δ₀ und die Position der Wagenkamera mit dem Schienenzen­ trum als Referenz korrigiert wird unter Benutzung der horizon­ talen Fortbewegungsstrecke δ_g.

Bei der Wagenkamera-Positionserfassungsvorrichtung in Überein­ stimmung mit der vorliegenden Erfindung wird der Neigungswin­ kel θ_cg zwischen der Kameramittellinie und dem Fußziel am un­ teren Teil eines Fußes durch die Trägerkamera gemessen, wird der Neigungswinkel θ_kg des Neigungsmeßgeräts bezüglich der Ver­ tikalen durch das Neigungsmeßgerät auf dem Träger gemessen, wird die horizontale Fortbewegungsstrecke δ_g aufgrund der Nei­ gung des Kranfußes auf den Schienen durch einen Transit bzw. ein Richtinstrument (Meßinstrument usw.) gemessen, wird der konstante Wert bezüglich der horizontalen Fortbewegungsstrecke δ₀ = δ_g0 - H_g(θ_cg0 - θ_kg0) unter Verwendung der Anfangswerte be­ rechnet, werden die Neigungswinkel θ_cg und θ_kg aller Augenblick während des Lasthandhabungsbetriebs (während der Steuerung) gemessen, wird die horizontale Fortbewegungsstrecke des Refe­ renzpunkts auf dem Träger δ_g = δ₀ + H_g(θ_cg - θ_kg) unter Verwen­ dung dieser Meßwerte θ_cg und θ_kg und des konstanten Werts δ₀ berechnet und wird die Position (der Abstand) δ unter Verwen­ dung des so berechneten δ_g korrigiert.

Wie oben beschrieben, ist die Wagenkamera-Positionserfassungs­ vorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung derart konfiguriert, daß die Trägerkamera auf dem Träger in­ stalliert ist, daß das Neigungsmeßgerät an der Trägerkamera installiert ist, daß der konstante Wert bezüglich der horizon­ talen Fortbewegungsstrecke des Trägerreferenzpunkts im voraus unter Verwendung deren Ausgangswerte berechnet wird und daß andererseits die horizontale Fortbewegungsstrecke unter Ver­ wendung der Ausgangswerte der Trägerkamera und des Neigungs­ meßgeräts, welche alle Augenblick gemessen werden, und des konstanten Werts berechnet wird und daß die Position der Wa­ genkamera mit dem Schienenzentrum als Referenz unter Verwen­ dung dieser horizontalen Fortbewegungsstrecke korrigiert wird. Deshalb kann die Position des Aufzugzubehörs genau erfaßt wer­ den, wodurch die Genauigkeit der Landepositionssteuerung des Aufzugzubehörs erhöht werden kann.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer be­ vorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die begleiten­ den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Wagenkamera-Posi­ tionserfassungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht zum Zeigen der Gesamtheit eines Containerkrans, welcher mit der Wagenkamera- Positionserfassungsvorrichtung gemäß dieser Ausfüh­ rungsform ausgerüstet ist;

Fig. 3 eine schematische Ansicht zum Zeigen einer Speicher­ einheit und einer Arithmetikeinheit, welche bezüg­ lich der Wagenkamera-Positionserfassungsvorrichtung dieser Ausführungsform vorgesehen sind; und

Fig. 4 einen Fließplan zum Zeigen einer Arbeitsprozedur zum Erfassen der Position der Wagenkamera nach dieser Ausführungsform.

Die vorliegende Erfindung wird detailliert in Übereinstimmung mit einer in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsform be­ schrieben.

Fig. 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform einer Wagenkamera- Positionserfassungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vor­ liegenden Erfindung. Die Wagenkamera-Positionserfassungsvor­ richtung nach dieser Ausführungsform wird für einen Container­ kran 1, der in Fig. 2 gezeigt ist, verwendet.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, hat der Containerkran 1, der eine Maschine zum Laden von Lasten (Containern 2), die auf der Erde G aufgestapelt sind, auf ein Schiff S entlang eines Piers oder zum Entladen von Lasten 2 auf dem Schiff S auf die Erde G ist, einen Standfuß 5, welcher derart aufgestellt ist, daß er in der Lage ist, auf einem Paar von Schienen, die auf der Erde G verlegt sind, über Räder 4 zu laufen, einen Träger 6, wel­ cher auf der Oberseite des Standfußes 5 vorgesehen ist und sich horizontal senkrecht zum Standfuß 5 erstreckt, sowie ei­ nen Wagen 8, der derart auf dem Träger installiert ist, daß er unter Aufhängung eines Aufzugzubehörs 7 darauf bewegbar ist.

Bei solch einem Containerkran 1 wird eine Last 2 mit einem Hebedraht 9, der an dem Wagen 8 angebracht ist, über das Auf­ zugzubehör 7 angehoben, und in diesem Zustand bewegt sich der Wagen 8 entlang des Trägers 6 oder läuft der Standfuß 5 ent­ lang der Schienen 3 durch Antrieb der Räder 4 am unteren Teil des Standfußes 5. Dadurch wird die angehobene Last 2 zu einer vorbestimmten Position befördert und an dieser Position zum Laden/Entladen gelandet.

Andererseits ist eine Wagenkamera 10 zum Messen der Schwing­ stärke des Aufzugzubehörs 7 oberhalb des Wagens 8 des Contai­ nerkrans 1 vorgesehen, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt. Diese Wagenkamera 10 wird zum Fotographieren eines Ziels 11 verwen­ det, das auf der oberen Oberfläche des Aufzugzubehörs 7 vor­ gesehen ist, und zum Erfassen der Schwingstärke durch Verar­ beitung des Bildes. Wenn dieser erfaßte Wert an eine Arithme­ tikeinheit (nicht gezeigt) gesendet wird, wird eine manipu­ lierte Variable durch die Arithmetikeinheit berechnet und wird der Wagen 8 durch die resultierende manipulierte Variable ge­ steuert, wodurch die Last 2 gelandet wird, nachdem das Schwin­ gen der Last 2 abgeklungen ist.

Die Position des Wagens 8 auf dem Träger 6 oder die Position der Wagenkamera 10 wird durch einen Kodierer (nicht gezeigt) erfaßt, indem ein Abstand von einem Referenzpunkt O₁, der auf dem Träger 6 festgelegt ist, zu einer Kameramittellinie D als horizontale Fortbewegungsstrecke Y₀ genommen wird. Bei der vor­ liegenden Erfindung wird die Position (der Abstand) der Wagen­ kamera 10 durch Erfassung einer horizontalen Fortbewegungs­ strecke δ_g des Referenzpunktes O₁ mit einem Schienenzentrum C als Referenz korrigiert, welche durch eine Änderung der Nei­ gung des Standfußes 5, eine Verschiebung zwischen der Schiene 3 und dem Rad 4 und dergleichen verursacht wird.

Ebenfalls ist eine Trägerkamera 12 zum Fotographieren eines später beschriebenen Fußziels installiert, welche von dem Trä­ ger 6 herabhängt. Diese Trägerkamera 12 liegt an einer Posi­ tion Y_c entfernt von dem Referenzpunkt O₁. Auf der Seite der Trägerkamera 12 steht ein Neigungsmeßgerät 13 zum Messen des Neigungswinkels horizontal vor. Am unteren Teil des Standbeins 5 ist unter der Trägerkamera 12 um eine Höhe H_g gelegen ein Fußziel (beispielsweise ein Laserziel) 14, das horizontal vor­ steht, vorgesehen. Dieses Fußziel 14 liegt an einer Position Y_g entfernt von dem Schienenzentrum C.

Die Symbole in Fig. 1 haben die folgenden Bedeutungen:
Y₀: Abstand von dem Referenzpunkt auf dem Träger zur Mittel­ linie der Wagenkamera
Y_g: Abstand vom Schienenzentrum zum Fußziel
Y_c: Abstand vom Schienenzentrum zur Trägerkamera
a: Schnittpunkt der Vertikalen, die durch das Schienenzen­ trum verläuft, und dem Träger
δ_g: horizontale Fortbewegungsstrecke vom Schienenzentrum zum Referenzpunkt auf dem Träger
H_g: Höhe von dem Fußziel zur Trägerkamera
θ_kg Ausgabewert (rad) des Neigungsmeßgeräts der Trägerkamera
θ_cg: Ausgabewert (rad) der Trägerkamera
θ_xg: = (θ_kg - θ_cg) - θ_yg (rad)
θ_yg: Winkeldifferenz (rad) zwischen der Trägerkamera-Mittel­ linie und dem Neigungsmeßgerät
δ: wahrer Wagenkamera-Abstand

Ein konstanter Wert δ₀ und der gemessene Wert der Höhe H_g wer­ den an eine Speichereinheit 15 gesendet und dort gespeichert und dann an eine Arithmetikeinheit 16 gesendet, wie in Fig. 3 gezeigt. Ebenfalls werden der Meßwert des Abstandes Y₀ und die Ausgabewerte θ_cg und θ_kg an die Arithmetikeinheit 16 gesendet.

Der wahre Abstand δ der Wagenkamera 10 wird basierend auf die­ sen Werten berechnet, welche an die Arithmetikeinheit 16 ge­ sendet werden.

Für die Wagenkamera-Positionserfassungsvorrichtung nach dieser Ausführungsform wird die wahre Position (Abstand) δ der Wagen­ kamera 10 durch die in Fig. 4 gezeigte Arbeitsprozedur er­ faßt.

Zunächst wird der Neigungswinkel θ_cg zwischen der Kameramittel­ linie E und dem Fußziel 14 gemessen, und wird der Neigungswin­ kel (Installationswinkel) θ_kg bezüglich der Vertikalen unter Verwendung des Neigungsmeßgeräts 13 gemessen.

In Fig. 1 gilt:

H_gθ_xg = Y_c - Y_g - δ_g (1)

θ_xg = (θ_kg - θ_cg) - θ_yg (2)

Multiplizieren beider Seiten von Gleichung (2) mit H_g ergibt

H_gθ_xg = H_g (θ_kg - θ_cg) - H_gθ_yg (3)

Aus Gleichung (1) und (3) folgt:

δ_g = H_g (θ_cg - θ_kg) + H_gθ_yg - Y_g + Y_c (4)

Hierbei ist θ_yg konstant, da es die Winkeldifferenz zwischen der Kameramittellinie E, der Trägerkamera 12 und dem Neigungs­ winkel des Neigungsmeßgeräts 13 ist, ist Y_g konstant, da es der Abstand zwischen dem Schienenzentrum C, der Schiene 3 und dem Fußziel 14 ist und ist Y_c ebenfalls konstant, da es der Abstand zwischen dem Referenzpunkt O₁ und der Kameramittellinie E der Trägerkamera 12 ist.

Deshalb zeigt Gleichung (4), daß die horizontale Fortbewe­ gungsstrecke δ_g durch die Ausgabe θ_cg der Trägerkamera 12 und die Ausgabe θ_kg des Neigungsmeßgeräts 13 berechenbar ist.

Falls die Größe (konstanter Wert: H_gθ_yg - Y_g + Y_c) unabhängig von der Änderung der horizontalen Fortbewegungsstrecke als δ₀ genommen wird, kann die horizontale Fortbewegungsstrecke aus­ gedrückt werden als

δ_g = δ₀ + H_g(θ_cg - θ_kg) (5)

Somit kann durch substituieren der jeweiligen Anfangswerte θ_cg0, θ_kg0 und δ_g0 der vorher erwähnten θ_cg, θ_kg und δ_g, welche unter derselben Lastenanhebebedingung gemessen werden, in Gleichung (5) der konstante Wert δ₀ berechnet werden zu

δ₀ = δ_g0 - H_g(θ_cg0 - θ_kg0) (6)

Daraufhin werden die Ausgabe θ_cg der Trägerkamera 12 und die Ausgabe θ_kg des Neigungsmeßgeräts 13 aller Augenblicke während des Lastenhandhabungsbetriebs (während der Steuerung) gemes­ sen, wird die horizontale Fortbewegungsstrecke δ_g des Referenz­ punktes O₁ sukzessivermaßen durch substituieren dieser Meßwerte und des Anfangswerts δ₀ in Gleichung (5) berechnet, wird der wahre Abstand δ (δ = Y₀ + δ_g) der Wagenkamera 10 durch die Arithmetikeinheit 16 unter Verwendung des berechneten Werts δ_g und des Abstandes Y₀ berechnet und wird die Position der Wagen­ kamera 10 korrigiert. Falls die Position auf diese Art und Weise korrigiert wird, kann die Genauigkeit der Landeposition­ steuerung des Aufzugzubehörs 7 verbessert werden.

Das obige ist eine Beschreibung einer Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und verschie­ dene Modifikationen und Änderungen können auf der Basis des technischen Konzepts der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.

Beispielsweise kann der Anfangswert δ_g0 der horizontalen Fort­ bewegungsstrecke des Referenzpunktes auf dem Träger bezüglich des Schienenzentrums C bei der vorgeschriebenen Ausführungs­ form durch eine Meßeinrichtung gemessen werden, wie zum Bei­ spiel einen Transit, der in der Nähe der Basis des Standbeins 5 vorgesehen ist. Ebenfalls kann, falls die Winkeldifferenz θ_yg zwischen der Kamera und dem Neigungsmeßgerät durch ein Verfah­ ren meßbar ist, der konstante Wert δ₀ direkt zusammen mit wei­ teren gemessenen Abständen H_g, Y_g und Y_c bestimmt werden.

Claims (4)

1. Wagenkammer-Positionserfassungsvorrichtung, welche derart gestaltet ist, daß eine Wagenkamera (10) auf einem Wagen (8), der entlang eines Trägers (6) bewegbar ist, instal­ liert ist, ein Fußziel (14), welches sich zusammen mit einem Kran (1) fortbewegt, an einer Position um einen vorbestimmten Abstand Y_g entfernt von dem Zentrum einer Schiene (3), auf der sich der Kran fortbewegt, vorgesehen ist, eine Trägerkamera (12) auf dem Träger auf einer vor­ bestimmten Position installiert ist, ein Neigungswinkel θ_cg zwischen der Kameramittellinie und dem Fußziel durch die Trägerkamera gemessen wird, ein Neigungsmeßgerät (13) an der Trägerkamera installiert ist, zum Messen eines Neigungswinkels θ_kg des Neigungsmeßgeräts bezüglich der Vertikalen, eine horizontale Fortbewegungsstrecke Y₀ des Wagens bezüglich eines Referenzpunkts auf dem Träger durch ein Meßinstrument gemessen wird, ein konstanter Wert δ₀ bezüglich der horizontalen Fortbewegungsstrecke zu
δ₀ = δ_g0 - H_g (θ_cg0 - θ_kg0)
(wobei H_g eine Höhe von dem Fußziel zur Trägerkamera ist) im voraus berechnet wird unter Verwendung der Anfangswer­ te θ_cg0, θ_kg0 und δ_g0 der Meßwerte und andererseits die Nei­ gungswinkel θ_cg und θ_kg alle Augenblick während des La­ stenhandbetriebs gemessen werden, eine sich ändernde ho­ rizontale Fortbewegungsstrecke δ_g des Referenzpunktes auf dem Träger bezüglich des Schienenzentrums berechnet wird zu
δ_g = δ₀ + H_g (θ_cg - θ_kg)
unter der Verwendung der Meßwerte θ_cg und θ_kg und des kon­ stanten Werts δ₀ und die Position Y₀ der Wagenkamera unter Verwendung der horizontalen Fortbewegungsstrecke δ_g zum Ermitteln der Position der Wagenkamera mit dem Schienen­ zentrum als Referenz korrigiert wird.

2. Wagenkamera-Positionserfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linie, welche die Wa­ genkamera und das Fußziel verbindet, höchstens einen kleinen Winkel θ_xg mit der Vertikalen bildet, so daß sinθ_xg ungefähr gleich θ_xg ist.

3. Wagenkamera-Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Wert δ₀ bezüglich der horizontalen Fortbewegungsstrecke, der Meßwert der Höhe H_g, der Meßwert eines Abstandes Y₀ von dem Referenzpunkt auf dem Träger zur Wagenkamera-Mittel­ linie und die Meßwerte der Neigungswinkel θ_cg und θ_kg an die Arithmetikeinheit gesendet werden.

4. Wagenkamera-Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Wert δ₀ be­ züglich der horizontalen Fortbewegungsstrecke und der Meßwert der Höhe H_g gespeichert werden, bevor sie an die Arithmetikeinheit gesendet werden.