EP0668237B1 - Verfahren zur Förderung einer Last mittels eines Kranes - Google Patents

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EP0668237B1
EP0668237B1 EP95101850A EP95101850A EP0668237B1 EP 0668237 B1 EP0668237 B1 EP 0668237B1 EP 95101850 A EP95101850 A EP 95101850A EP 95101850 A EP95101850 A EP 95101850A EP 0668237 B1 EP0668237 B1 EP 0668237B1
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EP
European Patent Office
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load
target
actual position
crane
actual
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95101850A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0668237A1 (de
Inventor
Wolfgang Dipl.-Ing. Wichner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP0668237A1 publication Critical patent/EP0668237A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0668237B1 publication Critical patent/EP0668237B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/48—Automatic control of crane drives for producing a single or repeated working cycle; Program control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/06—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
    • B66C13/063—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements

Definitions

  • the invention relates to a method for conveying a load by means of a crane according to the preamble of claim 1.
  • Cranes e.g. Container cranes serve to carry loads on one predetermined place to record them over a known Promote route and at a specified destination, for example a target container. This results in practice the problem that for the promotion of the load in Direction towards the target is not the exact actual position of the target is known. Instead, a target position of the target is known which, for example, by the middle of a given Target area can be defined.
  • a method according to the preamble of claim 1 is known from the DE magazine "Funding and lifting", Volume 42 (1992), No. 11, Pages 890 to 892.
  • This procedure means the actual position of the load detected and fed a path control, which is dependent on the difference between the detected actual position of the load and a predetermined target position of the target controls the load towards the target.
  • This method is, however, for a precise positioning of the load on Cannot use target.
  • the object of the invention is the known method to be modified in such a way that precise positioning the load on a target is possible.
  • This object is achieved in 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 be fed and the path control, which is dependent 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.
  • the Actual position of the load preferably by means of a path measuring device that constantly measures the position of a cat, to which the load hangs.
  • a path measuring device that constantly measures the position of a cat, to which the load hangs.
  • the measuring device it can is, for example, a displacement sensor or a laser distance measuring device act that the distance between the cat and a fixed reference position.
  • the measurement of the pendulum angle the load can be, for example, by an optical scanning device, such as B. a camera or preferably laser range finders, done on the cat is arranged and in a scanning angle range open downwards scans the outer edges of the load.
  • the pendulum angle of the load is measured that in the area of the load a marking with reflective Surface is arranged that on the crane the marking directed lighting device and a line camera also pointed at the marking with a image sensor line aligned along the pendulum direction is arranged and that downstream of the image sensor line Evaluation device from the signal of the image sensor line one corresponding 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 measurement of the pendulum angle with the help of laser distance profile measuring devices and / or line scan camera is in EP-A-0 596 330 explained in detail.
  • the cross-fading is preferably carried out by the sensor device triggered.
  • This can be an optical scanner comprise, 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 scanner around a camera or preferably around laser distance profile measuring devices acts.
  • the transition between the different position values supplied to the position control takes place 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.
  • Scanning device on the crane can also in the Be arranged in the area of the load and in an open downward Scanning angle range scan the area around the load.
  • the crossfade is triggered as soon as that Target is detected by the scanner. Because the scanner is located 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.
  • FIG. 1 schematically shows a trolley 1 which can be moved on a jib 2 of a container crane, not shown here, and on which a load 3, here a container, hangs.
  • this load 3 is to be picked up at the starting position x 0 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 target 4 is not known, but only a target position x Z *, which is defined, for example, as the center of a target area ⁇ x Z *.
  • 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 ⁇ L of the load 3 are continuously measured and the actual position x L of the load 3 is determined from them.
  • the trolley 1 is moved in the direction of the target 4 by a path control.
  • the cat 1 is moved along the boom 2, for example, with the travel speed denoted by v K , so that pendulum movements of the load 3 are largely avoided, in particular when the target 4 is reached. If the load 3 is in the vicinity of the target 4, the actual position x L of the load 3 and the actual position x Z of the target 4 relative to one another are detected by means of a sensor device, and the deposition of the load as a function thereof 3 controlled on the target 4.
  • a laser distance measuring device 8 is arranged on it, which measures in the direction of travel x of the cat 1 to a fixed reference position 9 in the form of a reflection mark.
  • two scanning devices in the form of laser distance profile measuring devices 10 and 11 are arranged above the two outer edges 12 and 13 of the load-bearing frame 7 which run transversely to the direction of travel x of the cat 1.
  • Each of the two laser distance profile measuring devices 10 and 11 generates a laser beam 14 and 15, respectively, which is deflected in a scanning angle range which is open along the pendulum direction x and the outer edge 12 or 13 perpendicular to the respective laser distance profile measuring device 10 or 11.
  • the current pendulum angle Last L of the load 3 is determined with the aid of the two laser distance profile measuring devices 10 and 11 and together with that by the laser Distance measuring device 8 uses the actual position x K of the cat 1 to determine the actual position x L of the load 3.
  • the actual position x L of the load 3 thus obtained is compared with the target position x Z * of the target 4 and the trolley 1 is moved as a function of the comparison result.
  • the laser beams 14 and 15 also detect areas of the target container 4 when the load 3 approaches the target container 4. If the target container 4 is identified in this way, the path control for the trolley 1 is no longer dependent on the means of the laser distance measuring device 8 and the two laser distance profile measuring devices 10 and 11 determine the actual position x L of the load 3 and the target position x Z * of the target 4, but instead the position deviation between the load determined by the two laser distance profile measuring devices 10 and 11 3 and the target container 4 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 laser beams 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 this.
  • the optimal position of the two laser range finders 10 and 11 in the x direction is not immediately over the respective outer edges 12 and 13 of the load suspension frame 7, but somewhat outside of it, so that below the Outer edges 12 and 13 none for laser beams 14 and 15 inaccessible blind spot.
  • the two laser range finders 10 and 11 are also the two laser range finders 10 and 11 with their Scanning angle ranges 14 and 15 transverse to the x direction, that is in z-direction offset. This makes it possible, except Pendulum movements in the x direction also include the pendulum To measure the load, which is expressed in the fact that the laser beams 14 and 15 measured x coordinates of the outer edges Change 12 and 13 differently.
  • the Outer edges 12 and 13 are the safest in the area of all Scan containers with the same corner fittings of container 4. Because containers also have different lengths can, are the two laser range finders 10 and 11 arranged in the z-direction on the trolley 1.
  • a mark 16 is attached to the load-bearing frame 7, which from one at rest of the load 3 vertically above this headlights 17 held on the cat 1 is illuminated, the light reflected by the marker 16 from a arranged immediately next to or in the headlight 15 Line camera 18 is detected.
  • the mark 16 consists of a rectangular, with an edge side parallel to Pendulum direction x aligned reflective surface, which is surrounded by a non-reflecting surface 19.
  • the reflective surface 16 consists of a plurality of triple reflector elements, not shown here, on them reflect incident light in the direction from which it has come.
  • the Line camera 16 is arranged on the trolley 1 in such a way that their scanning plane 20 marks 16 along the pendulum direction x cuts.
  • To record the position of the marking 16 becomes the serial output signal of the line camera 18 after the occurrence of the two brightness changes with each searched the greatest contrast and in this way the edges of the reflecting edges running transversely to the scanning direction 20 Area 16 detected. From the middle between the the position is determined for both detected brightness changes the middle of the mark 16 determined and as an output signal the line camera 18 provided.
  • the difference to the two laser distance profile measuring devices 10 and 11 result considerably in the measurements with the line camera 18 shorter measuring times, what for the regulation of load oscillations and an advantage for load positioning control is.
  • 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 are arranged on the load-bearing frame 7.
  • Each of the laser distance profile measuring devices 21, 22 each generates a laser beam which is deflected in a predetermined scanning angle range.
  • devices 23, 24 for beam deflection are each arranged in such a way that the laser distance profile measuring device, for. B.
  • FIG 4 differs FIG 4 not of that of FIG 2, so that the same parts are provided with the same reference numerals.
  • the actual position x L of the load 3 is continuously measured by means of the laser distance measuring device 8 and the two laser distance profile measuring devices 10 and 11 when the load 3 is conveyed from the starting position x 0 to the destination 4.
  • 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 in a subtracting node 26 and is fed via a controllable switchover device 27 to a path control 28 which, depending on the determined difference, drives a drive 29 for moving the trolley 1 controls.
  • the switching device 27 is activated, so that now the difference between the actual position x and 11 measured by the two laser distance profile measuring devices 10 and 11 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 obtained in this way is fed to the input of the displacement control 28 via a device 31 and is added there with a negative sign to the input signal for the displacement control 28 coming from the switching device 27.
  • the input variable for the position control 28 does not change immediately after the switchover.
  • 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 is fed to the position control 28. In this way, there is a crossfade between the input variables x Z * -x L and x Z -x L.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Förderung einer Last mittels eines Krans gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Krane, wie z.B. Containerkrane, dienen dazu, Lasten an einer vorgegebenen Stelle aufzunehmen, sie über eine bekannte Strecke zu fördern und an einem festgelegten Ziel, beispielsweise 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.
Ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE-Zeitschrift "Fördern und Heben", Band 42 (1992), Nr. 11, Seiten 890 bis 892, bekannt. Bei diesem Verfahren wird mittels einer Wegerfassungseinrichtung die Istposition der Last erfaßt und einer Wegregelung zugeführt, die in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der erfaßten Istposition der Last und einer vorgegebenen Sollposition des Ziels die Förderung der Last in Richtung auf das Ziel steuert. Dieses Verfahren ist jedoch für ein positionsgenaues Absetzen der Last auf ein Ziel nicht verwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren derart zu modifizieren, daß ein positionsgenaues Absetzen der Last auf einem Ziel möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, 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 Abhängigkeit 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.
Bei der Förderung der Last in Richtung auf das Ziel wird die Istposition der Last vorzugsweise mittels einer Wegmeßeinrichtung 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-Distanzmeßgerät handeln, das den Abstand zwischen der Katze und einer feststehenden Referenzposition mißt.
Eine genauere Bestimmung der Istposition der Last wird dadurch erreicht, daß zusätzlich der Pendelwinkel der Last gemessen 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 Förderung und insbesondere bei Ankunft an der Sollposition des Ziels weitgehend vermieden werden. Die Messung des Pendelwinkels der Last kann beispielsweise durch eine optische Abtasteinrichtung, wie z. B. eine Kamera oder vorzugsweise Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte, erfolgen, die an der Katze angeordnet ist und in einem nach unten geöffneten Abtastwinkelbereich die Außenkanten der Last abtastet.
Auf besonders einfache Weise und unter Erzielung besonders kurzer Meßzeiten wird der Pendelwinkel der Last dadurch gemessen, daß im Bereich der Last eine Markierung mit reflektierender Fläche angeordnet ist, daß an dem Kran eine auf die Markierung gerichtete Beleuchtungseinrichtung sowie eine ebenfalls auf die Markierung gerichtete Zeilenkamera mit einer längs zur Pendelrichtung ausgerichteten Bildsensorzeile angeordnet ist und daß in einer der Bildsensorzeile nachgeordneten Auswerteeinrichtung aus dem Signal der Bildsensorzeile ein der momentanen Position der Markierung entsprechendes Ausgangssignal erzeugt wird. Dieses Meßprinzip kann allein oder zusammen mit der Messung durch die erwähnten Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte verwendet werden. Die Messung des Pendelwinkels mit Hilfe von Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten und/oder Zeilenkamera ist in der EP-A-0 596 330 ausführlich erläutert.
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 Istposition der Last und Istposition des Ziels übergeblendet. Durch das Überblenden wird eine sprungartige Änderung der der Wegregelung aufgegebenen Größen verhindert, so daß ruckartige Lastbewegungen verhindert werden.
Die Überblendung wird dabei vorzugsweise durch die Sensoreinrichtung ausgelöst. Diese kann eine optische Abtasteinrichtung 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 Abtasteinrichtung um eine Kamera oder vorzugsweise um Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte handelt. Die Überblendung zwischen den unterschiedlichen, der Wegregelung zugeführten Positionsgrößen 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.
Alternativ zu der Anordnung der die Sensoreinrichtung bildenden Abtasteinrichtung an dem Kran kann diese auch im Bereich der Last angeordnet sein und in einem nach unten geöffneten Abtastwinkelbereich die Umgebung der Last abtasten. In diesem Fall wird die Überblendung ausgelöst, sobald das Ziel von der Abtasteinrichtung erfaßt wird. Da die Abtasteinrichtung 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.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Zeichnungen der Figur Bezug genommen; im einzelnen zeigen
FIG 1
den prinzipiellen Ablauf der Förderung einer Last mittels eines Containerkrans von einer Startposition zu einer Zielposition,
FIG 2
einen die Last transportierenden Containerkran, dessen Laufkatze mit Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten und einer Zeilenkamera bestückt ist,
FIG 3
eine Draufsicht auf die Last,
FIG 4
einen Containerkran zum Transport einer an einem Lastaufnahmerahmen hangenden Last mit einer an dem Containerkran angeordneten Zeilenkamera und mit Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten an dem Lastaufnahmerahmen und
FIG 5
das Blockschaltbild einer Steuerungsstruktur für den Containerkran.
FIG 1 zeigt schematisch eine Laufkatze 1, die auf einem Ausleger 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 tatsächliche Istposition xZ des Zieles 4 ist jedoch nicht bekannt, sondern nur eine Sollposition xZ*, die beispielsweise als Mitte eines Zielbereiches ΔxZ* definiert ist. Beim Fördern 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 gemessen und aus ihnen die Istposition xL der Last 3 bestimmt. In Abhängigkeit 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 verfahren. 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 Nahe des Ziels 4 befindet, werden, wie später noch erläutert wird, mittels einer Sensoreinrichtung 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 2 zeigt schematisch den Ausleger 2 mit der darauf verfahrbaren 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 transportierende Last 3 hängt. Die Last 3 soll auf dem bereits abgestellten 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 wesentlichen in Verfahrrichtung x der Katze 1 erfolgen, wobei zusätzlich noch Drehpendelungen der Last 3 auftreten können.
Zur Erfassung der Istposition xK der Katze 1 ist an dieser ein Laser-Distanzmeßgerät 8 angeordnet, daß in Verfahrrichtung x der Katze 1 auf eine feststehende Referenzposition 9 in Form einer Reflexionsmarke mißt.
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-Entfernungsprofilmeßgeräten 10 und 11 über den beiden zur Verfahrrichtung x der Katze 1 quer verlaufenden Außenkanten 12 und 13 des Lastaufnahmerahmens 7 angeordnet. Jedes der beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 10 und 11 erzeugt jeweils einen Laserstrahl 14 bzw. 15, der in einem längs zur Pendelrichtung x geöffneten und die dem jeweiligen Laser-Entfernungsprofilmeßgerät 10 bzw. 11 gegenüberliegende Außenkante 12 bzw. 13 senkrecht schneidenden Abtastwinkelbereich 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 Abstrahlwinkels 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 Zielcontainer 4 gefördert wird, wird mit Hilfe der beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 10 und 11 der aktuelle Pendelwinkel 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 Vergleichsergebnis die Laufkatze 1 verfahren.
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-Distanzmeßgerätes 8 und den beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten 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 Laufkatze 1 herangezogen. Solange die Last 3 nicht exakt über dem Zielcontainer 4 positioniert ist, erfassen die Laserstrahlen 14 und 15 auch Bereiche des Zielcontainers 4. Sobald beide Laserstrahlen 14 und 15 nicht mehr auf den Zielcontainer 4 auftreffen, ist die Last 3 direkt über dem Zielcontainer 4 positioniert und kann auf diesen abgesenkt werden.
Die optimale Position der beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 10 und 11 in x-Richtung ist nicht unmittelbar über den jeweiligen Außenkanten 12 bzw. 13 des Lastaufnahmerahmens 7, sondern etwas außerhalb davon, so daß unterhalb der Außenkanten 12 und 13 kein für die Laserstrahlen 14 und 15 unzuganglicher 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, außer Pendelbewegungen in x-Richtung auch Drehpendelungen der Last zu messen, die sich darin äußern, daß sich mit den Laserstrahlen 14 und 15 gemessenen x-Koordinaten der Außenkanten 12 und 13 unterschiedlich ändern. Da Container unterschiedliche 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 aufweisen können, sind die beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 10 und 11 in z-Richtung verschiebbar an der Laufkatze 1 angeordnet.
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, welche 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 reflektierenden Fläche 16 in die dem Scheinwerfer 17 unmittelbar benachbarte Zeilenkamera 18 zurückgestrahlt wird, und zwar unabhängig 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 Pendelrichtung x schneidet. Zur Erfassung der Position der Markierung 16 wird das serielle Ausgangssignal der Zeilenkamera 18 nach dem Auftreten der beiden Helligkeitswechsel mit dem jeweils größten Kontrast abgesucht und auf diese Weise die quer zur Abtastrichtung 20 verlaufenden Kanten der reflektierenden 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 erheblich kürzere Meßzeiten, was für die Ausregelung von Lastpendelungen und für die Lastpositionierregelung von Vorteil ist.
Bei dem in FIG 4 gezeigten Ausführungsbeispiel des Containerkrans sind im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach FIG 2 keine Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte an der Laufkatze 1 vorgesehen, sondern statt dessen zwei, vorzugsweise jedoch vier Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21 und 22 an dem Lastaufnahmerahmen 7 angeordnet. Jedes der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21, 22 erzeugt jeweils einen Laserstrahl, der in einem vorgegebenen Abtastwinkelbereich abgelenkt wird. Im Bereich der Außenkanten des Lastaufnahmerahmens 7 sind Einrichtungen 23, 24 zur Strahlumlenkung jeweils in der Weise angeordnet, daß der von dem jeweils zugeordneten Laser-Entfernungsprofilmeßgerät, z. B. 21, erzeugte und in dem vorgegebenen Abtastwinkelbereich abgelenkte Laserstrahl 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 abgelenkte Laserstrahl auftrifft, sind durch eine dickere Strichstärke hervorgehoben. Durch Auswertung der Laufzeit des Laserlichts und des jeweiligen momentanen Abstrahlwinkels des Laserstrahls kann für jede Stelle, auf die der Laserstrahl auftrifft, deren Positionskoordinaten in der horizontalen x-Richtung und der vertikalen y-Richtung bestimmt werden. Auf diese Weise wird mittels der Laser-Entfernungsprofilmeßgeräte 21 und 22 die Istposition xZ des Zielcontainers 4 in bezug auf die Istposition xL der Last 3, d. h. die Differenz zwischen diesen beiden Istpositionen xZ und xL ermittelt.
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.
FIG 5 zeigt schließlich vereinfacht das Blockschaltbild einer Steuerungsstruktur zur Durchführung des erfindungsgemäßen 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 Subtrahierknoten 26 wird die Differenz zwischen der gemessenen Istposition xL der Last 3 und der vorgegebenen Sollposition xZ* des Ziels 4 gebildet und über eine steuerbare Umschalteinrichtung 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-Entfernungsprofilmeßgeräten 10 und 11 erfaßt wird, wird die Umschalteinrichtung 27 angesteuert, so daß nunmehr die von den beiden Laser-Entfernungsprofilmeßgeräten 10 und 11 gemessene Differenz zwischen der Istposition xL der Last 3 und der Istposition xZ des Ziels 4 der Wegregelung 28 zugeführt wird. Damit es bei der Umschaltung nicht zu sprunghaften Änderungen innerhalb des Regelvorganges kommt, werden die unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Umschalten der Wegregelung 28 zugeführten Eingangsgrößen in einem Speicher 30 zwischengespeichert und voneinander subtrahiert. Die so erhaltene Differenz wird über eine Einrichtung 31 dem Eingang der Wegregelung 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 Differenz 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.
Die in FIG 5 in Klammern angegebenen Bezugszeichen beziehen sich auf das Ausführungsbeispiel nach FIG 4.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Förderung einer Last (3) mittels eines Krans, wobei die Last (3) an einer Startposition (x0) aufgenommen, über eine horizontale Strecke bis zu einem Ziel (4) gefördert und dort abgesetzt wird, wobei mittels einer Wegerfassungseinrichtung (8, 10, 11, 18) die Istposition (xL) der Last (3) erfaßt wird und einer Wegregelung (28) zugeführt wird, die in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der erfaßten Istposition (xL) der Last (3) und einer vorgegebenen Sollposition (xZ*) des Ziels (4) die Förderung der Last (3) in Richtung auf das Ziel (4) steuert,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in Zielnähe mittels einer Sensoreinrichtung (10, 11; 21, 22) die Istposition (xL) der Last (3) und die Istposition (xZ) des Ziels (4) relativ zueinander erfaßt werden und der Wegregelung (28) zugeführt werden, die in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Istposition (xL) der Last (3) und der Istposition (xZ) des Ziels (4) die Positionierung der Last (3) an dem Ziel (4) steuert, wobei bei Annäherung der Last (3) an das Ziel (4) zwischen den unterschiedlichen, der Wegregelung (28) zugeführten Positionsgrößen übergeblendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei der Förderung der Last (3) in Richtung auf das Ziel (4) die Istposition (xL) der Last (3) mittels einer Wegmeßeinrichtung (8) erfaßt wird, die laufend die Position einer Katze (1) mißt, an der die Last (3) hängt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zusätzlich der Pendelwinkel (ϕ) der Last (3) gemessen wird und zusammen mit der gemessenen Position (xK) der Katze (1) zur Berechnung der Istposition (xL) der Last (3) herangezogen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im Bereich der Last (3) eine Markierung (16) mit reflektierender Fläche angeordnet ist, daß an dem Kran eine auf die Markierung (16) gerichtete Beleuchtungseinrichtung (17) sowie eine ebenfalls auf die Markierung (16) gerichtete Zeilenkamera (18) mit einer längs zur Pendelrichtung (x) ausgerichteten Bildsensorzeile angeordnet ist und daß in einer der Bildsensorzeile (18) nachgeordneten Auswerteeinrichtung aus dem Signal der Bildsensorzeile ein der momentanen Position der Markierung (16) entsprechendes Ausgangssignal erzeugt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Überblendung zwischen den unterschiedlichen, der Wegregelung (28) zugeführten Positionsgrößen durch die Sensoreinrichtung (10, 11; 21, 22) ausgelöst wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Sensoreinrichtung eine optische Abtasteinrichtung (10, 11) umfaßt, die im Bereich des Krans angeordnet ist und in einem nach unten geöffneten Abtastwinkelbereich (14, 15) die Außenkanten (12, 13) der Last (3) und die darunterliegende Umgebung der Last (3) abtastet.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Sensoreinrichtung eine optische Abtasteinrichtung (21, 22) umfaßt, die im Bereich der Last (3) angeordnet ist und in einem nach unten geöffneten Abtastwinkelbereich (25) die Umgebung der Last (3) abtastet.
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