DE4405683A1 - Method of conveying a load using a crane - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Förderung einer Last mittels eines Krans, wobei die Last an einer Start position aufgenommen, über eine Strecke bis zu einem Ziel gefördert und dort abgesetzt wird.The invention relates to a method for promoting a Load by means of a crane, the load at a start position recorded, over a distance to a destination promoted and deposited there.
Krane, wie z. B. Containerkrane, dienen dazu, Lasten an ei ner vorgegebenen Stelle aufzunehmen, sie über eine bekannte Strecke zu fördern und an einem festgelegten Ziel, bei spielsweise einem Zielcontainer, abzusetzen. Dabei ergibt sich in der Praxis das Problem, daß für die Förderung der Last in Richtung auf das Ziel die genaue Istposition des Ziels nicht bekannt ist. Statt dessen ist eine Sollposition des Ziels bekannt, die beispielsweise durch die Mitte eines vorgegebenen Zielbereiches definiert werden kann.Cranes, such as B. container cranes, serve loads on egg ner predetermined place to record them over a known Promote track and at a set goal, at for example a target container. Here results the problem in practice that for the promotion of Load towards the target the exact actual position of the Target is not known. Instead it is a target position of the target known, for example, through the middle of a specified target area can be defined.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Förderung der Last von der Startposition zu dem Ziel zu automatisieren, wobei ein positionsgenaues Absetzen der Last auf dem Ziel möglich ist.The invention has for its object the promotion of Automate load from the starting position to the destination where a precise placement of the load on the target is possible.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren der eingangs angegebenen Art mittels einer Wegerfassungseinrichtung die Istposition der Last erfaßt wird und einer Wegregelung zugeführt wird, die in Abhängig keit von der Differenz zwischen der erfaßten Istposition der Last und einer vorgegebenen Sollposition des Ziels die För derung der Last in Richtung auf das Ziel steuert, und daß in Zielnähe mittels einer Sensoreinrichtung die Istposition der Last und die Istposition des Ziels relativ zueinander erfaßt werden und der Wegregelung zugeführt werden, die in Abhän gigkeit von der Differenz zwischen der Istposition der Last und der Istposition des Ziels die Positionierung der Last an dem Ziel steuert, wobei bei Annäherung der Last an das Ziel zwischen den unterschiedlichen, der Wegregelung zugeführten Positionsgrößen übergeblendet wird.According to the invention the object is achieved in that the method of the type specified by means of a Path detection device detects the actual position of the load is and a path control is fed, which is dependent speed of the difference between the actual position recorded Load and a predetermined target position of the target changes the load towards the target, and that in The actual position of the target by means of a sensor device Load and the actual position of the target relative to each other will be fed and the path control, which in Dep the difference between the actual position of the load and the actual position of the target on the positioning of the load controls the target, taking as the load approaches the target between the different, fed the route control Position sizes is blended.
Bei der Förderung der Last in Richtung auf das Ziel wird die Istposition der Last vorzugsweise mittels einer Wegmeßein richtung erfaßt, die laufend die Position einer Katze mißt, an der die Last hängt. Bei der Wegmeßeinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Weggeber oder ein Laser-Di stanzmeßgerät handeln, das den Abstand zwischen der Katze und einer feststehenden Referenzposition mißt.When conveying the load towards the goal, the Actual position of the load is preferably by means of a distance measurement direction that continuously measures the position of a cat, to which the load hangs. With the measuring device it can is, for example, a displacement sensor or a laser di punch gauge act that the distance between the cat and a fixed reference position.
Eine genauere Bestimmung der Istposition der Last wird da durch erreicht, daß zusätzlich der Pendelwinkel der Last ge messen wird und zusammen mit der gemessenen Position der Katze zur Berechnung der Istposition der Last herangezogen wird. Auf der Grundlage der so gemessenen Istposition der Last ist es für die Wegregelung möglich, die Förderung der Last so zu regeln, daß Pendelungen der Last während der För derung und insbesondere bei Ankunft an der Sollposition des Ziels weitgehend vermieden werden. Die Messung des Pendel winkels der Last kann beispielsweise durch eine optische Ab tasteinrichtung, wie z. B. eine Kamera oder vorzugsweise La ser-Entfernungsprofilmeßgeräte, erfolgen, die an der Katze angeordnet ist und in einem nach unten geöffneten Abtastwin kelbereich die Außenkanten der Last abtastet.A more precise determination of the actual position of the load is there achieved by that additionally the pendulum angle of the load ge will measure and together with the measured position of the Cat used to calculate the actual position of the load becomes. On the basis of the actual position thus measured Last it is possible for the path regulation, the promotion of the Regulate the load so that the load fluctuates during the change and especially upon arrival at the target position of the Target largely avoided. The measurement of the pendulum Angle of the load can, for example, by an optical Ab touch device, such as. B. a camera or preferably La water distance profile measuring devices, which are carried out on the cat is arranged and in a sample winch opened downwards area scans the outer edges of the load.
Auf besonders einfache Weise und unter Erzielung besonders kurzer Meßzeiten wird der Pendelwinkel der Last dadurch ge messen, daß im Bereich der Last eine Markierung mit reflek tierender Fläche angeordnet ist, daß an dem Kran eine auf die Markierung gerichtete Beleuchtungseinrichtung sowie eine ebenfalls auf die Markierung gerichtete Zeilenkamera mit ei ner längs zur Pendelrichtung ausgerichteten Bildsensorzeile angeordnet ist und daß in einer der Bildsensorzeile nachge ordneten Auswerteeinrichtung aus dem Signal der Bildsensor zeile ein der momentanen Position der Markierung entspre chendes Ausgangssignal erzeugt wird. Dieses Meßprinzip kann allein oder zusammen mit der Messung durch die erwähnten Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte verwendet werden. Die Mes sung des Pendelwinkels mit Hilfe von Laser-Entfernungspro filmeßgeräten und/oder Zeilenkamera ist in der europäischen Patentanmeldung 93 11 6998.1 ausführlich erläutert.In a particularly simple manner and with particular achievement short measuring times, the pendulum angle of the load is thereby ge measure that a mark with reflect animal surface is arranged that on the crane the marking directed lighting device and a line camera with egg also pointing at the marking ner image sensor line aligned along the pendulum direction is arranged and that nachge in one of the image sensor line assigned evaluation device from the signal of the image sensor line corresponds to the current position of the marking output signal is generated. This measuring principle can alone or together with the measurement by the mentioned Laser distance profile measuring devices can be used. The Mes solution of the pendulum angle with the help of laser distance pro film measuring equipment and / or line scan camera is in European Patent application 93 11 6998.1 explained in detail.
Bei Annäherung der Last an das Ziel wird bezüglich der der Wegregelung zugeführten Positionsgrößen von der gemessenen Istposition der Last und der Sollposition des Ziels auf die von der Sensoreinrichtung relativ zueinander erfaßten Istpo sition der Last und Istposition des Ziels übergeblendet. Durch das Überblenden wird eine sprungartige Änderung der der Wegregelung aufgegebenen Größen verhindert, so daß ruck artige Lastbewegungen verhindert werden.When the load approaches the target, the Position control supplied position variables from the measured Actual position of the load and the target position of the target on the actual position detected by the sensor device relative to one another sition of the load and the actual position of the target. Crossfading will cause a sudden change in the position control prevents sizes, so that jerk like load movements can be prevented.
Die Überblendung wird dabei vorzugsweise durch die Sensor einrichtung ausgelöst. Diese kann eine optische Abtastein richtung umfassen, die im Bereich des Krans angeordnet ist und in einem nach unten geöffneten Abtastwinkelbereich die Außenkanten der Last und die darunter liegende Umgebung der Last abtastet, wobei es sich bei der optischen Abtastein richtung um eine Kamera oder vorzugsweise um Laser-Entfer nungsprofilmeßgeräte handelt. Die Überblendung zwischen den unterschiedlichen, der Wegregelung zugeführten Positions größen erfolgt dann, wenn die Sensoreinrichtung gleichzeitig die Last und das Ziel erfaßt. Nach der Überblendung wird dann in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den von der Sensoreinrichtung ermittelten Istpositionen der Last und des Ziels das positionsgenaue Absetzen der Last auf das Ziel geregelt.The fade is preferably by the sensor device triggered. This can be an optical pickup include direction, which is arranged in the region of the crane and in a scanning angle range open downwards Outer edges of the load and the underlying environment of the Load scans, which is the optical pickup towards a camera or preferably laser removal voltage profile measuring devices. The transition between the different positions supplied to the path control Sizes occur when the sensor device simultaneously the load and the goal are grasped. After the transition then depending on the difference between that of the Sensor device determined actual positions of the load and the The goal is to position the load precisely on the target regulated.
Alternativ zu der Anordnung der die Sensoreinrichtung bil denden Abtasteinrichtung an dem Kran kann diese auch im Bereich der Last angeordnet sein und in einem nach unten ge öffneten Abtastwinkelbereich die Umgebung der Last abtasten. In diesem Fall wird die Überblendung ausgelöst, sobald das Ziel von der Abtasteinrichtung erfaßt wird. Da die Abtast einrichtung im Bereich der Last angeordnet ist, erfaßt sie automatisch die Position des Ziels relativ zu der jeweils momentanen Position der Last. Eine derartige im Bereich der Last angeordnete Abtasteinrichtung ist in der europäischen Patentanmeldung 93 10 9943.6 ausführlich erläutert.As an alternative to the arrangement of the sensor device bil The scanning device on the crane can also be used in the Area of the load to be arranged and in a down ge opened scan angle range scan the environment of the load. In this case, the crossfade is triggered as soon as that Target is detected by the scanner. Since the sampling device is arranged in the area of the load, it detects automatically the position of the target relative to each current position of the load. Such in the field of Load arranged scanner is in the European Patent application 93 10 9943.6 explained in detail.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Zeichnungen der Figur Bezug genommen; im einzelnen zei gen.In order to explain the invention in more detail, the following is based on the drawings of the figure referenced; in detail gene.
Fig. 1 den prinzipiellen Ablauf der Förderung einer Last mittels eines Containerkrans von einer Startposition zu einer Zielposition, Fig. 1 shows the basic flow of promoting a load by means of a container crane from a start position to a target position,
Fig. 2 einen die Last transportierenden Containerkran, des sen Laufkatze mit Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten und einer Zeilenkamera bestückt ist,2 shows a load transporting container crane, the trolley with sen laser Entfernungsprofilmeßgeräten and a line camera is equipped Fig.
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Last, Fig. 3 is a plan view of the load,
Fig. 4 einen Containerkran zum Transport einer an einem Lastaufnahmerahmen hängenden Last mit einer an dem Containerkran angeordneten Zeilenkamera und mit La ser-Entfernungsprofilmeßgeräten an dem Lastaufnahme rahmen und Fig. 4 is a container crane for transporting a hanging on a load-bearing frame with a line camera arranged on the container crane and with La ser distance profile measuring devices on the load frame and
Fig. 5 das Blockschaltbild einer Steuerungsstruktur für den Containerkran. Fig. 5 is a block diagram of a control structure for the container crane.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Laufkatze 1, die auf einem Aus leger 2 eines hier nicht weiter dargestellten Containerkrans verfahrbar ist und an der eine Last 3, hier ein Container, hängt. Diese Last 3 soll, wie die einzelnen Phasen in Fig. 1 zeigen, an der Startposition x₀ aufgenommen und über eine bestimmte Strecke zu einer Zielposition xZ gefördert und dort auf einem Zielcontainer 4 abgesetzt werden. Die tat sächliche Istposition xZ des Zieles 4 ist jedoch nicht be kannt, sondern nur eine Sollposition xZ*, die beispielsweise als Mitte eines Zielbereiches ΔxZ* definiert ist. Beim För dern der Last 3 von der Startposition x₀ zu dem Ziel 4 wird, wie später noch erläutert wird, laufend die Istposition xL der Last 3 gemessen und mit der Sollposition xZ* des Ziels 4 verglichen. Dabei werden laufend die Istposition xK der Katze 1 und der aktuelle Pendelwinkel ϕL der Last 3 bemessen und aus ihnen die Istposition xL der Last 3 bestimmt. In Ab hängigkeit von der Differenz zwischen der Istposition xL der Last 3 und der Sollposition xZ* des Ziels 4 wird die Katze 1 durch eine Wegsteuerung in Richtung auf das Ziel 4 verfah ren. Dabei wird die Katze 1 beispielsweise mit der mit vK bezeichneten Verfahrgeschwindigkeit längs des Auslegers 2 bewegt, so daß Pendelbewegungen der Last 3 insbesondere beim Erreichen des Ziels 4 weitestgehend vermieden werden. Wenn sich die Last 3 in der Nähe des Ziels 4 befindet, werden, wie später noch erläutert wird, mittels einer Sensorein richtung die Istposition xL der Last 3 und die Istposition xZ des Ziels 4 relativ zueinander erfaßt und in Abhängigkeit davon das Absetzen der Last 3 auf dem Ziel 4 gesteuert. Fig. 1 shows schematically a trolley 1 , which is movable on an off leg 2 of a container crane not shown here and on which a load 3 , here a container, depends. As shown in the individual phases in FIG. 1, this load 3 is to be picked up at the starting position x₀ and conveyed over a certain distance to a target position x Z and placed there on a target container 4 . The actual actual position x Z of the target 4 is not known, however, but only a target position x Z *, which is defined, for example, as the center of a target area Δx Z *. When conveying the load 3 from the start position x₀ to the target 4 , as will be explained later, the actual position x L of the load 3 is continuously measured and compared with the target position x Z * of the target 4 . The actual position x K of the trolley 1 and the current pendulum angle ϕ L of the load 3 are continuously measured and the actual position x L of the load 3 is determined from them. In dependence on the difference between the actual position x L of the load 3 and the target position x Z * of the target 4 , the cat 1 will proceed by a path control in the direction of the target 4. The cat 1 is, for example, the one with v K designated travel speed along the boom 2 moves, so that pendulum movements of the load 3, especially when reaching the target 4 are largely avoided. If the load 3 is in the vicinity of the target 4 , as will be explained later, the actual position x L of the load 3 and the actual position x Z of the target 4 are detected relative to one another by means of a sensor device and, depending on this, the discontinuation of the Load 3 controlled on target 4 .
Fig. 2 zeigt schematisch den Ausleger 2 mit der darauf ver fahrbaren Katze 1 im Bereich des Zielcontainers 4. Auf der Katze 1 sind Hubwinden 5 angeordnet, an denen über Seile 6 ein Lastaufnahmerahmen (Spreader) 7 für die zu transportie rende Last 3 hängt. Die Last 3 soll auf dem bereits abge stellten Zielcontainer 4 positionsgenau aufgesetzt werden. Durch das Anfahren und Abbremsen der Katze 1 aber auch durch äußere Störeinflüsse, wie z. B. Windkräfte, kann die Last 3 in eine Pendelbewegung versetzt werden. Im folgenden wird davon ausgegangen, daß Pendelungen der Last 3 im wesentli chen in Verfahrrichtung x der Katze 1 erfolgen, wobei zu sätzlich noch Drehpendelungen der Last 3 auftreten können. Fig. 2 shows schematically the boom 2 with the ver mobile cat 1 in the area of the target container 4th On the cat 1 hoisting winches 5 are arranged, on which a load-bearing frame (spreader) 7 for the load 3 to be transported is suspended via cables 6 . The load 3 is to be placed on the target container 4 which has already been placed. By starting and braking the cat 1 but also by external interference, such as. B. wind forces, the load 3 can be made to oscillate. In the following it is assumed that oscillations of the load 3 take place in the direction of travel x of the trolley 1 , with additional oscillations of the load 3 occurring.
Zur Erfassung der Istposition xK der Katze 1 ist an dieser ein Laser-Distanzmeßgerät 8 angeordnet, daß in Verfahrrich tung x der Katze 1 auf eine feststehende Referenzposition 9 in Form einer Reflexionsmarke mißt.To detect the actual position x K of the cat 1 , a laser distance measuring device 8 is arranged on it that measures the direction of travel x of the cat 1 to a fixed reference position 9 in the form of a reflection mark.
Um die jeweils momentane Istposition xL der Last 3 sowohl in bezug auf die Laufkatze 1 als auch in bezug auf die Umgebung der Last 3 (Zielcontainer 4) messen zu können, sind an der Laufkatze 1 zwei Abtasteinrichtungen in Form von Laser-Ent fernungsprofilmeßgeräten 10 und 11 über den beiden zur Ver fahrrichtung x der Katze 1 quer verlaufenden Außenkanten 12 und 13 des Lastaufnahmerahmens 7 angeordnet. Jedes der bei den Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 10 und 11 erzeugt je weils einen Laserstrahl 14 bzw. 15, der in einem längs zur Pendelrichtung x geöffneten und die dem jeweiligen Laser-Entfernungsprofilmeßgerät 10 bzw. 11 gegenüberliegende Au ßenkante 12 bzw. 13 senkrecht schneidenden Abtastwinkelbe reich abgelenkt wird. In Fig. 1 sind diejenigen Stellen auf dem Lastaufnahmerahmen 7 bzw. der Last 3 und deren Umgebung, auf die die Laserstrahlen 14 und 15 auftreffen, durch eine dickere Strichstärke hervorgehoben. Durch Auswertung der Laufzeit des Laserlichts und des jeweiligen momentanen Ab strahlwinkels des Laserstrahls 14 bzw. 15 kann für jede Stelle, auf die der Laserstrahl 14 bzw. 15 auftrifft, deren Positionskoordinaten in der horizontalen x-Richtung und der vertikalen y-Richtung bestimmt werden. Während die Last 3 von der Startposition x₀ (Fig. 1) in Richtung auf den Ziel container 4 gefördert wird, wird mit Hilfe der beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 10 und 11 der aktuelle Pendelwin kel (ϕL der Last 3 ermittelt und zusammen mit der durch das Laser-Distanzmeßgerät 8 bestimmten Istposition xK der Katze 1 zur Bestimmung der Istposition xL der Last 3 herangezogen. Wie bereits anhand von Fig. 1 erläutert wurde, wird die so erhaltene Istposition xL der Last 3 mit der Sollposition xZ* des Ziels 4 verglichen und in Abhängigkeit von dem Ver gleichsergebnis die Laufkatze 1 verfahren.In order to be able to measure the current instantaneous position x L of the load 3 both in relation to the trolley 1 and in relation to the surroundings of the load 3 (target container 4 ), two scanning devices in the form of laser distance measuring devices 10 are on the trolley 1 and 11 arranged above the two to the direction of travel x of the cat 1 transverse outer edges 12 and 13 of the load-bearing frame 7 . Each of the laser distance profile measuring devices 10 and 11 each generates a laser beam 14 and 15 , respectively, which is open in a longitudinal direction to the pendulum direction x and which lies opposite the respective laser distance profile measuring device 10 and 11, respectively, outside edge 12 and 13 perpendicularly intersecting scanning angle angle is distracted. In Fig. 1 those places on the load-bearing frame 7 or the load 3 and their surroundings, which the laser beams 14 and 15 impinge on, are highlighted by a thicker line width. By evaluating the transit time of the laser light and the respective instantaneous beam angle from the laser beam 14 or 15 , the position coordinates in the horizontal x direction and the vertical y direction can be determined for each point on which the laser beam 14 or 15 impinges. While the load 3 is conveyed from the starting position x₀ ( FIG. 1) towards the target container 4 , the current Pendelwin angle (ϕ L of the load 3) is determined using the two laser distance profile measuring devices 10 and 11 and together with the through was the laser distance measuring 8 determined actual position x K cat 1 for determining the actual position x L of the load 3 used. as mentioned with reference to FIG. 1 explained above, the actual position thus obtained is x L of the load 3 with the target position x Z * of Target 4 compared and move trolley 1 depending on the comparison result.
Wie Fig. 2 zeigt, erfassen die Laserstrahlen 14 und 15 bei Annäherung der Last 3 an den Zielcontainer 4 auch Bereiche des Zielcontainers 4. Wenn auf diese Weise der Zielcontainer 4 identifiziert wird, wird die Wegregelung für die Laufkatze 1 nicht mehr in Abhängigkeit von der mittels des Laser-Di stanzmeßgerätes 8 und den beiden Laser-Entfernungsprofilmeß geräten 10 und 11 ermittelten Istposition xL der Last 3 und der Sollposition xZ* des Ziels 4 gesteuert, sondern statt dessen die von den beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten 10 und 11 ermittelte Positionsabweichung zwischen der Last 3 und dem Zielcontainer 4 zur weiteren Wegregelung der Lauf katze 1 herangezogen. Solange die Last 3 nicht exakt über dem Zielcontainer 4 positioniert ist, erfassen die Laser strahlen 14 und 15 auch Bereiche des Zielcontainers 4. So bald beide Laserstrahlen 14 und 15 nicht mehr auf den Ziel container 4 auftreffen, ist die Last 3 direkt über dem Ziel container 4 positioniert und kann auf diesen abgesenkt wer den.As shown in FIG. 2, 14 and 15 detect the laser beams when approaching the load 3 to the target container 4, regions of the target container 4. When it is identified in this manner the target container 4, the position control for the trolley 1 will not x more depending on the stanzmeßgerätes means of the laser-Di 8 and the two laser-Entfernungsprofilmeß devices 10 and 11 determined actual position L of the load 3 and the desired position x Z * of the target 4 controlled, but instead the position deviation between the load 3 and the target container 4 determined by the two laser distance profile measuring devices 10 and 11 is used for further displacement control of the trolley 1 . As long as the load 3 is not positioned exactly above the target container 4 , the lasers 14 and 15 also detect areas of the target container 4 . As soon as both laser beams 14 and 15 no longer strike the target container 4 , the load 3 is positioned directly above the target container 4 and can be lowered onto it.
Die optimale Position der beiden Laser-Entfernungsprofilmeß geräte 10 und 11 in x-Richtung ist nicht unmittelbar über den jeweiligen Außenkanten 12 bzw. 13 des Lastaufnahmerah mens 7, sondern etwas außerhalb davon, so daß unterhalb der Außenkanten 12 und 13 kein für die Laserstrahlen 14 und 15 unzugänglicher toter Winkel entsteht. Wie die Draufsicht auf den Lastaufnahmerahmen 7 gemäß Fig. 3 zeigt, sind ferner die beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 10 und 11 mit ihren Abtastwinkelbereichen 14 und 15 quer zur x-Richtung, also in z-Richtung versetzt angeordnet. Dadurch ist es möglich, au ßer Pendelbewegungen in x-Richtung auch Drehpendelungen der Last zu messen, die sich darin äußern, daß sich mit den La serstrahlen 14 und 15 gemessenen x-Koordinaten der Außenkan ten 12 und 13 unterschiedlich ändern. Da Container unter schiedliche Konstruktionen aufweisen können, lassen sich die Außenkanten 12 und 13 am sichersten im Bereich der bei allen Containern gleichen Eckbeschläge des Containers 4 abtasten. Da Container darüber hinaus unterschiedliche Längen aufwei sen können, sind die beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 10 und 11 in z-Richtung verschiebbar an der Laufkatze 1 an geordnet.The optimal position of the two laser distance profile measuring devices 10 and 11 in the x direction is not directly above the respective outer edges 12 or 13 of the load bearing frame 7 , but somewhat outside of it, so that below the outer edges 12 and 13 none for the laser beams 14th and 15 inaccessible blind spots. As the top view of the load-bearing frame 7 according to FIG. 3 shows, the two laser distance profile measuring devices 10 and 11 with their scanning angle ranges 14 and 15 are also arranged offset with respect to the x direction, that is to say offset in the z direction. This makes it possible, besides pendulum movements in the x direction, to measure rotary oscillations of the load, which are reflected in the fact that the x-coordinates of the outer edges 12 and 13 measured with the laser beams 14 and 15 change differently. Since containers can have different constructions, the outer edges 12 and 13 can be scanned most safely in the area of the corner fittings of container 4 that are the same for all containers. Since containers can also have different lengths, the two laser distance measuring devices 10 and 11 can be moved in the z-direction on the trolley 1 .
Zur Erfassung des Pendelwinkels der Last, also der Position der Last 3 in bezug auf die Laufkatze 1, ist ergänzend zu den beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten 10 und 11 auf dem Lastaufnahmerahmen 7 eine Markierung 16 angebracht, die von einem bei Ruhestellung der Last 3 vertikal über dieser an der Katze 1 gehaltenen Scheinwerfer 17 beleuchtet wird, wobei das von der Markierung 16 reflektierte Licht von einer unmittelbar neben oder in dem Scheinwerfer 15 angeordneten Zeilenkamera 18 erfaßt wird. Die Markierung 16 besteht aus einer rechteckförmigen, mit einer Kantenseite parallel zur Pendelrichtung x ausgerichteten reflektierenden Fläche, wel che von einer nichtreflektierenden Fläche 19 umgeben ist. Die reflektierende Fläche 16 besteht aus einer Vielzahl von hier nicht gezeigten Tripelreflektorelementen, die auf sie auftreffendes Licht in die Richtung zurückstrahlen, aus der es gekommen ist. Dadurch wird sichergestellt, daß das von dem Scheinwerfer 17 abgestrahlte Licht von der reflektieren den Fläche 16 in die dem Scheinwerfer 17 unmittelbar benach barte Zeilenkamera 18 zurückgestrahlt wird, und zwar unab hängig von dem jeweiligen Betrag der Pendelauslenkung x. Die Zeilenkamera 16 ist derart an der Laufkatze 1 angeordnet, daß ihre Abtastebene 20 die Markierung 16 längs zur Pendel richtung x schneidet. Zur Erfassung der Position der Markie rung 16 wird das serielle Ausgangssignal der Zeilenkamera 18 nach dem Auftreten der beiden Helligkeitswechsel mit dem je weils größten Kontrast abgesucht und auf diese Weise die quer zur Abtastrichtung 20 verlaufenden Kanten der reflek tierenden Fläche 16 detektiert. Aus der Mitte zwischen den beiden detektierten Helligkeitswechseln wird die Position der Mitte der Markierung 16 bestimmt und als Ausgangssignal der Zeilenkamera 18 zur Verfügung gestellt. Im Unterschied zu den beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten 10 und 11 ergeben sich bei den Messungen mit der Zeilenkamera 18 er heblich kürzere Meßzeiten, was für die Ausregelung von Last pendelungen und für die Lastpositionierregelung von Vorteil ist.To detect the pendulum angle of the load, i.e. the position of the load 3 with respect to the trolley 1 , a mark 16 is provided on the load-bearing frame 7 in addition to the two laser distance profile measuring devices 10 and 11 , which is vertically moved over by one when the load 3 is at rest this headlight 17 held on the cat 1 is illuminated, the light reflected by the marking 16 being captured by a line camera 18 arranged directly next to or in the headlight 15 . The marking 16 consists of a rectangular, with an edge side parallel to the pendulum direction x oriented reflecting surface, which che is surrounded by a non-reflecting surface 19 . The reflecting surface 16 consists of a multiplicity of triple reflector elements, not shown here, which radiate light incident on them in the direction from which it came. This ensures that the light emitted by the headlight 17 is reflected by the reflecting surface 16 into the line camera 18 immediately adjacent to the headlight 17 , regardless of the respective amount of the pendulum deflection x. The line scan camera 16 is arranged on the trolley 1 in such a way that its scanning plane 20 intersects the mark 16 along the pendulum direction x. To detect the position of the marking 16 , the serial output signal of the line scan camera 18 is searched for with the greatest contrast ever after the occurrence of the two brightness changes and in this way the edges of the reflecting surface 16 running across the scanning direction 20 are detected. The position of the center of the marking 16 is determined from the center between the two detected changes in brightness and is made available to the line camera 18 as the output signal. In contrast to the two laser distance profile measuring devices 10 and 11 , measurements with the line camera 18 result in considerably shorter measuring times, which is suitable for the regulation of load oscillations and for the load positioning control.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel des Contai nerkrans sind im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 keine Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte an der Lauf katze 1 vorgesehen, sondern statt dessen zwei, vorzugsweise jedoch vier Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21 und 22 an dem Lastaufnahmerahmen 7 angeordnet. Jedes der Laser-Entfer nungsprofilmeßgeräte 21, 22 erzeugt jeweils einen Laser strahl, der in einem vorgegebenen Abtastwinkelbereich abge lenkt wird. Im Bereich der Außenkanten des Lastaufnahmerah mens 7 sind Einrichtungen 23, 24 zur Strahlumlenkung jeweils in der Weise angeordnet, daß der von dem jeweils zugeordne ten Laser-Entfernungsprofilmeßgerät, z. B. 21, erzeugte und in dem vorgegebenen Abtastwinkelbereich abgelenkte Laser strahl in Richtung nach unten an dem Lastaufnahmerahmen 7 und der Last 3 vorbei umgelenkt wird und dabei die Umgebung des Lastaufnahmerahmens 7 und der Last 3 in einem senkrecht zum Verlauf der zugeordneten Außenkante 12 bzw. 13 des Lastaufnahmerahmens 7 geöffneten Winkelbereich 25 abtastet. Diejenigen Stellen, auf die der in dem Winkelbereich 25 ab gelenkte Laserstrahl auftrifft, sind durch eine dickere Strichstärke hervorgehoben. Durch Auswertung der Laufzeit des Laserlichts und des jeweiligen momentanen Abstrahlwin kels des Laserstrahls kann für jede Stelle, auf die der La serstrahl auftrifft, deren Positionskoordinaten in der hori zontalen x-Richtung und der vertikalen y-Richtung bestimmt werden. Auf diese Weise wird mittels der Laser-Entfernungs profilmeßgeräte 21 und 22 die Istposition xZ des Zielcontai ners 4 in bezug auf die Istposition xL der Last 3, d. h. die Differenz zwischen diesen beiden Istpositionen xZ und xL er mittelt.In the exemplary embodiment of the container crane shown in FIG. 4, in contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 2, no laser distance profile measuring devices are provided on the trolley 1 , but instead two, but preferably four laser distance profile measuring devices 21 and 22 on the load-bearing frame 7 arranged. Each of the laser removal profile measuring devices 21 , 22 each generates a laser beam which is deflected in a predetermined scanning angle range. In the area of the outer edges of the Lastaufnahmerah mens 7 devices 23 , 24 for beam deflection are each arranged in such a way that the laser distance profile measuring device, z. B. 21 , generated and deflected in the predetermined scanning angle range laser beam in the downward direction past the load-bearing frame 7 and the load 3 and thereby the environment of the load-bearing frame 7 and the load 3 in a perpendicular to the course of the associated outer edge 12 or 13 of the load-bearing frame 7 scans the open angle range 25 . Those points where the laser beam deflected in the angular region 25 from are highlighted by a thicker line width. By evaluating the propagation time of the laser light and the respective instantaneous emission angle of the laser beam, the position coordinates in the horizontal x-direction and the vertical y-direction can be determined for each point on which the laser beam strikes. In this way, the actual position x Z of the Zielcontai ners 4 in relation to the actual position x L of the load 3 , ie the difference between these two actual positions x Z and x L he averaged by means of the laser distance measuring devices 21 and 22 .
Im übrigen unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 nicht von dem nach Fig. 2, so daß gleiche Teile auch mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.Otherwise, the exemplary embodiment according to FIG. 4 does not differ from that according to FIG. 2, so that the same parts are also provided with the same reference numerals.
Fig. 5 zeigt schließlich vereinfacht das Blockschaltbild ei ner Steuerungsstruktur zur Durchführung des erfindungsgemä ßen Verfahrens. Bezogen auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird mittels des Laser-Distanzmeßgerätes 8 und den beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten 10 und 11 beim Fördern der Last 3 von der Startposition x₀ bis zum Ziel 4 laufend die Istposition xL der Last 3 gemessen. In einem Subtrahierkno ten 26 wird die Differenz zwischen der gemessenen Istposi tion xL der Last 3 und der vorgegebenen Sollposition xZ* des Ziels 4 gebildet und über eine steuerbare Umschalteinrich tung 27 einer Wegregelung 28 zugeführt, die in Abhängigkeit von der ermittelten Differenz einen Antrieb 29 zum Verfahren der Laufkatze 1 ansteuert. Sobald sich die Last 3 dem Ziel 4 so weit annähert, daß dieses von den Laser-Entfernungspro filmeßgeräten 10 und 11 erfaßt wird, wird die Umschaltein richtung 27 angesteuert, so daß nunmehr die von den beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten 10 und 11 gemessene Diffe renz zwischen der Istposition xL der Last 3 und der Istposi tion xZ des Ziels 4 der Wegregelung 28 zugeführt wird. Damit es bei der Umschaltung nicht zu sprunghaften Änderungen in nerhalb des Regelvorganges kommt, werden die unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Umschalten der Wegregelung 28 zuge führten Eingangsgrößen in einem Speicher 30 zwischengespei chert und voneinander subtrahiert. Die so erhaltene Diffe renz wird über eine Einrichtung 31 dem Eingang der Wegrege lung 28 zugeführt und dort mit negativem Vorzeichen zu dem von der Umschalteinrichtung 27 kommenden Eingangssignal für die Wegregelung 28 hinzuaddiert. Dies hat zur Folge, daß sich unmittelbar nach dem Umschalten die Eingangsgröße für die Wegregelung 28 nicht ändert. Innerhalb der Einrichtung 31 wird nun die in der Speichereinrichtung 30 gebildete Dif ferenz innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls bis auf den Wert Null verringert, so daß nach Ablauf dieses Zeitintervalls die Eingangsgröße xZ-xL der Wegregelung 28 zugeführt wird. Auf diese Weise erfolgt eine Überblendung zwischen den Eingangsgrößen xZ*-xL und xZ-xL.Finally, FIG. 5 shows a simplified block diagram of a control structure for carrying out the method according to the invention. Based on the embodiment of FIG. 2 Distanzmeßgerätes laser 8 and the two laser Entfernungsprofilmeßgeräten 10 and 11 x₀ when conveying the load 3 from the start position to the target 4 of the load 3 continuously measures the actual position x L by means of the. In a subtractor node 26 , the difference between the measured actual position x L of the load 3 and the predetermined target position x Z * of the target 4 is formed and fed via a controllable switching device 27 to a path control 28 which, depending on the difference determined, drives a drive 29 drives to move the trolley 1 . As soon as the load 3 approaches the target 4 so far that this filmeßgeräten of the laser Entfernungspro 10 and 11 is detected, the Umschaltein is directionally controlled 27, so that now by the two laser Entfernungsprofilmeßgeräten Renz 10 and 11 measured Diffe between the actual position x L of the load 3 and the actual position x Z of the target 4 of the path control 28 is supplied. So that there are no abrupt changes in the control process during the switchover, the input variables supplied immediately before and immediately after the switchover of the position control 28 are temporarily stored in a memory 30 and subtracted from one another. The difference thus obtained is fed via a device 31 to the input of the path control 28 and is added there with a negative sign to the input signal coming from the switching device 27 for the path control 28 . As a result, the input variable for the position control 28 does not change immediately after the switchover. Within the device 31 , the difference formed in the storage device 30 is reduced within a predetermined time interval to the value zero, so that after this time interval the input variable x Z -x L of the path control 28 is supplied. In this way, there is a crossfade between the input variables x Z * -x L and x Z -x L.
Die in Fig. 5 in Klammern angegebenen Bezugszeichen beziehen sich auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4.The reference symbols given in brackets in FIG. 5 relate to the exemplary embodiment according to FIG. 4.
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