[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur zweidimensionalen Bestimmung
einer aktuellen Auslenkung und Verdrehung eines an einer Laufkatze einer Krananlage
gehaltenen Lastaufnahmemittels bezogen auf eine Ruhelage des Lastaufnahmemittels.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Kran mit einer Laufkatze und einem
an der Laufkatze angeordneten Lastaufnahmemittel, umfassend eine an der Unterseite
der Laufkatze angeordnete Kamera, die derart ausgerichtet ist, dass sie die Oberseite
des Lastaufnahmemittels erfasst, und eine Auswerteeinheit, die zur Durchführung eines
erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
[0002] Krananlagen mit einer Laufkatze und einem an der Laufkatze meist über Tragseile gehaltenen
Lastaufnahmemittel, das beispielsweise zur Aufnahme handelsüblicher Container ausgelegt
ist, sind im Stand der Technik in unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt. Die
von dem Aufnahmemittel aufgenommene Last kann bei solchen Krananlagen durch Verfahren
der Laufkatze einerseits und durch Verändern der Länge der Tragseile andererseits
dreidimensional im Raum bewegt werden. Während des Betriebs der Krananlage erfährt
das Lastaufnahmemittel Auslenkungen und/oder Verdrehungen, die es insbesondere bei
automatischen Lösch- und Ladezyklen auszugleichen gilt. Entsprechend werden aktuelle
Auslenkungen und Verdrehungen der Laufkatze bezogen auf eine Ruhelage des Lastaufnahmemittels
automatisch bestimmt, um auf diesen basierend ein auf das Lastaufnahmemittel einwirkendes
Schwingungsdämpfungssystem zu regeln.
[0003] Ein bekanntes Verfahren zur zweidimensionalen Bestimmung einer aktuellen Auslenkung
und Verdrehung eines an einer Laufkatze einer Krananlage gehaltenen Lastaufnahmemittels
bezogen auf eine Ruhelage des Lastaufnahmemittels ist in der
DE 198 36 103 A1 beschrieben. Bei diesem Verfahren nimmt eine an der Laufkatze der Krananlage befestigte
Halbleiterkamera ein Bild eines an der Oberseite des Lastaufnahmemittels angebrachten
Reflektors auf, der von einer direkt neben der Halbleiterkamera positionierten Infrarot-Beleuchtungseinheit
beleuchtet wird. Der Reflektor stellt im Videobild der Kamera eine auswertbare Fläche
dar, die mit einer in einer Auswerteeinheit gespeicherten Referenzfläche des Reflektors
in Ruhelage des Lastaufnahmemittels verglichen werden kann. Anhand eines solchen Vergleiches
kann eine aktuelle Auslenkung und/oder Verdrehung des Lastaufnahmemittels bezogen
auf die Ruhelage des Lastaufnahmemittels berechnet werden. Grundsätzlich hat sich
dieses bekannte Verfahren in der Praxis bewährt. Ein Nachteil des Verfahrens besteht
allerdings darin, dass sich die Montage des Reflektors in Abhängigkeit von der Bauart
des Lastaufnahmemittels als schwierig erweisen kann, da beispielsweise nur sehr wenig
Bauraum zur Verfügung steht. Wird als Reflektor ein aktiver Reflektor eingesetzt,
so benötigt man an dem Lastaufnahmemittel eine zusätzliche Spannungsversorgung, was
in der Regel ebenfalls mit einem erheblichen Aufwand einhergeht. Darüber hinaus benötigt
man häufig eine zusätzliche Heizung, um den Reflektor schneefrei zu halten und damit
die Funktionsfähigkeit des Systems zu gewährleisten. Im Falle eines Defekts des Lastaufnahmemittels
muss ferner sichergestellt werden, dass der gleiche Reflektor beim Ersatz-Lastaufnahmemittel
an gleicher Position verbaut ist. Anderenfalls ist eine aufwändige Nachkalibrierung
erforderlich. Schließlich sind für die Durchführung des Verfahrens neben der Halbleiterkamera
ein Reflektor und eine Infrarot-Beleuchtungseinheit erforderlich, was vergleichsweise
hohe Kosten nach sich zieht.
[0004] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine zur Durchführung
des Verfahrens ausgelegte Krananlage bereitzustellen.
[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur zweidimensionalen
Bestimmung einer aktuellen Auslenkung und Verdrehung eines an einer Laufkatze einer
Krananlage gehaltenen Lastaufnahmemittels bezogen auf eine Ruhelage des Lastaufnahmemittels,
das die Schritte aufweist:
- a) Anordnen einer Kamera an der Laufkatze derart, dass die Kamera die Oberseite des
Lastaufnahmemittels erfasst;
- b) Aufnahme eines Bildes der Oberseite des Lastaufnahmemittels in einer Ruhelage des
Lastaufnahmemittels und Speichern dieses Ruhelagebildes;
- c) Aufnahme eines aktuellen Bildes der Oberseite des Lastaufnahmemittels während des
Betriebs der Krananlage, während sich das Lastaufnahmemittel nicht in Ruhelage befindet;
- d) Erfassen einer Mehrzahl von an der Oberseite des Lastaufnahmemittels vorhandener,
dem Lastaufnahmemittel eigener geometrischer Merkmale im in Schritt c) aufgenommenen
aktuellen Kamerabild;
- e) Suchen der in Schritt d) erfassten geometrischen Merkmale im Ruhelagebild; und
- f) Bestimmung der aktuellen zweidimensionalen Auslenkung und Verdrehung der geometrischen
Merkmale bezogen auf deren Ruhelage durch Vergleichen der Positionen der geometrischen
Merkmale im aktuellen Bild mit den Positionen der geometrischen Merkmale im Ruhelagebild.
[0006] Als Kamera, die in Schritt a) an einer Laufkatze angeordnet wird, kann eine herkömmliche
Digitalvideokamera gewählt werden, wodurch die Kosten für die Anschaffung der Kamera
minimiert werden. Die in Schritt d) erfassten geometrischen Merkmale sind dem Lastaufnahmemittel
eigene Merkmale, was den Vorteil mit sich bringt, dass keine zusätzlichen Komponenten
auf der Oberseite des Lastaufnahmemittels positioniert werden müssen, wie beispielsweise
die eingangs beschriebenen Reflektoren oder dergleichen. Ein weiterer Vorteil, der
mit der Auswahl von dem Lastaufnahmemittel eigenen geometrischen Merkmalen einhergeht,
besteht darin, dass das Lastaufnahmemittel im Falle eines Defektes einfach durch ein
neues Lastaufnahmemittel gleicher Bauart ausgetauscht werden kann, ohne dass anschließend
eine Nachkalibrierung der geometrischen Merkmale erforderlich ist.
[0007] Insgesamt schafft die vorliegende Erfindung ein sehr preiswertes Verfahren zum Erfassen
von aktuellen Pendelbewegungen des Lastaufnahmemittels.
[0008] Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich
bei den in Schritt d) erfassten Merkmalen um vorab festgelegte Merkmale, die nach
ihrer Festlegung in einer Auswerteeinheit gespeichert werden. In aktuellen Kamerabildern
werden somit immer dieselben geometrischen Merkmale erfasst und in Schritt f) mit
denjenigen im Ruhelagebild verglichen, um die jeweilige aktuelle zweidimensionale
Auslenkung und Verdrehung der geometrischen Merkmale zu bestimmen. Damit wird auch
Schritt e) nicht bei jedem neuen aktuellen Kamerabild durchgeführt sondern nur einmalig,
da sich die Positionen der geometrischen Merkmale in dem Ruhelagebild nicht verändern
und entsprechend einfach gespeichert werden können.
[0009] Gemäß einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich
bei den in Schritt d) erfassten Merkmalen um automatisch von der verwendeten Software
ausgewählte Merkmale, die von aktuellem Kamerabild zu aktuellem Kamerabild verschieden
sein können. Entsprechend muss Schritt e) bei jedem neuen aktuellen Kamerabild durchgeführt
werden. Diese automatische Auswahl geometrischer Merkmale hat den Vorteil, dass eine
ordnungsgemäße Bestimmung der aktuellen zweidimensionalen Auslenkung und Verdrehung
der geometrischen Merkmale bezogen auf deren Ruhelage auch bei sich ändernden Belichtungsverhältnissen
und Verschattungen stets möglich ist. Im Falle eines Defektes des Lastaufnahmemittels
kann dieses einfach durch ein neues Lastaufnahmemittel ersetzt werden, und zwar unabhängig
davon, ob das neue Lastaufnahmemittel die gleiche Bauart aufweist wie das alte Lastaufnahmemittel,
da die geometrischen Merkmale nicht festgelegt sondern bei der Durchführung des Verfahrens
immer wieder automatisch neu ausgewählt werden. Lediglich das Ruhelagebild muss dann
einmalig neu aufgenommen werden.
[0010] Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bestimmung der aktuellen
Auslenkung und Verdrehung des Lastaufnahmemittels in Schritt f) mittels digitaler
Bildverarbeitung, was hinsichtlich der Bearbeitungsgeschwindigkeit von Vorteil ist.
[0011] Bevorzugt werden die Schritte c) bis f) vielfach in kurz aufeinanderfolgenden Zeitabständen
wiederholt, wobei basierend auf den aufeinanderfolgenden aktuellen Auslenkungen und
Verdrehungen des Lastaufnahmemittels ein Bewegungszyklus des Lastaufnahmemittels bestimmt
wird. Basierend auf solchen Bewegungszyklen lässt sich eine Schwingungsdämpfung optimal
regeln.
[0012] Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden basierend auf den
in Schritt f) bestimmten aktuellen Auslenkungen und Verdrehungen des Lastaufnahmemittels
in der Auswerteeinheit Regelbefehle erstellt und an ein auf das Lastaufnahmemittel
einwirkendes Schwingungsdämpfungssystem weitergeleitet, das dann basierend auf den
Regelbefehlen geregelt wird.
[0013] Ferner schafft die vorliegende Erfindung zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe
ein System umfassend eine Kamera, insbesondere Digitalkamera, und eine Auswerteeinheit,
die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist.
[0014] Vorteilhaft umfasst das System ferner ein Schwingungsdämpfungssystem.
[0015] Ferner schafft die vorliegende Erfindung zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe
eine Krananlage mit einer Laufkatze und einem an der Laufkatze angeordneten Lastaufnahmemittel,
umfassend eine an der Unterseite der Laufkatze angeordnete Kamera, die derart ausgerichtet
ist, dass sie die Oberseite des Lastaufnahmemittels erfasst, eine Auswerteeinheit,
die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet
ist, und ein auf das Lastaufnahmemittel einwirkendes Schwingungsdämpfungssystem, das
über die Auswerteeinheit geregelt wird.
[0016] Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
- Figur 1
- eine schematische Seitenansicht einer Krananlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung und
- Figur 2
- eine schematische perspektivische Draufsicht eines Lastaufnahmemittels der in Figur
1 gezeigten Krananlage.
[0017] Figur 1 zeigt eine Krananlage 1 mit einer in X- und Y-Richtung motorisch bewegbaren
Laufkatze 2, an der über in Z-Richtung motorisch bewegbare Tragseile 3 ein Lastaufnahmemittel
4 gehalten ist. Bei dem Lastaufnahmemittel 4 kann es sich um ein solches handeln,
das zur Aufnahme handelsüblicher Container ausgelegt ist, um nur ein Beispiel zu nennen.
[0018] Zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zur zweidimensionalen Bestimmung einer aktuellen Auslenkung und Verdrehung des an
der Laufkatze 2 gehaltenen Lastaufnahmemittels 4 bezogen auf eine Ruhelage des Lastaufnahmemittels
4 wird in einem ersten Schritt eine Kamera 5 an der Laufkatze 2 derart angeordnet,
dass diese die Oberseite des Lastaufnahmemittels 4 erfasst, wie es in der Figur durch
die gestrichelten Linien 6 angedeutet ist. Bei der Kamera 5 handelt es sich vorliegend
um eine herkömmliche Digitalvideokamera. Ferner werden, vorliegend an der Laufkatze
2, eine Auswerteeinheit 7 und ein Schwingungsdämpfungssystem 8 positioniert. Die Auswerteeinheit
7 und das Schwingungsdämpfungssystem 8 können aber auch an anderen Positionen angeordnet
und/oder in bereits vorhandene Bauteilen der Krananlage 1 integriert werden.
[0019] In einem weiteren Schritt wird mit der Kamera 5 ein Bild der Oberseite des Lastaufnahmemittels
4 in einer Ruhelage des Lastaufnahmemittels 4 aufgenommen und dieses Ruhelagebild
in der Auswerteeinheit 7 gespeichert.
[0020] Während des darauffolgenden Betriebs der Krananlage 1 nimmt die Kamera 5 aktuelle
Bilder der Oberseite des Lastaufnahmemittels 4 auf und übermittelt diese an die Auswerteeinheit
7. In der Auswerteeinheit 7 werden dann in jedem aktuellen Kamerabild automatisch
an der Oberseite des Lastaufnahmemittels 4 vorhandene, dem Lastaufnahmemittel 4 eigene
geometrische Merkmale 9, 10, 11 gewählt. Diese geometrischen Merkmale 9, 10, 11 werden
dann im Ruhelagebild gesucht, woraufhin die aktuelle zweidimensionale (X-Y-Ebene in
Figur 1) Auslenkung und Verdrehung der geometrischen Merkmale 9, 10, 11 bezogen auf
deren Ruhelage bestimmt wird, indem die Positionen der geometrischen Merkmale 9, 10,
11 im aktuellen Bild mit den Positionen der geometrischen Merkmale 9, 10, 11 im Ruhelagebild
verglichen werden. Basierend auf der aktuellen Auslenkung und Verdrehung generiert
die Auswerteeinheit 7 Signale zur Regelung des Schwingungsdämpfungssystems 8 und leitet
diese an das Schwingungsdämpfungssystem 8 weiter. Je mehr aktuelle Kamerabilder in
einer vorgegebenen Zeitspanne aufgenommen und in der zuvor beschriebenen Weise ausgewertet
werden, desto genauer kann basierend auf den aufeinander folgenden aktuellen Auslenkungen
und Verdrehungen des Lastaufnahmemittels 4 der Bewegungszyklus des Lastaufnahmemittels
4 bestimmt werden, was eine optimierte Schwingungsdämpfung ermöglicht.
[0021] Ein wesentlicher Vorteil des zuvor beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass zu
dessen Durchführung nur wenige Komponenten erforderlich sind, nämlich lediglich eine
Kamera 5, eine Auswerteeinheit 7 und ein Schwingungsdämpfungssystem 8. Zusätzliche
Komponenten, wie beispielsweise Reflektoren oder Infrarot-Beleuchtungseinheiten entfallen,
was einen sehr preiswerten Aufbau nach sich zieht.
[0022] Die geometrischen Merkmale 9, 10, 11 werden für jedes aktuelle Kamerabild automatisch
neu bestimmt. Entsprechend können sich die geometrischen Merkmale verschiedener aktueller
Kamerabilder voneinander unterscheiden. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass eine
ordnungsgemäße Bestimmung der aktuellen zweidimensionalen Auslenkung und Verdrehung
der geometrischen Merkmale bezogen auf deren Ruhelage auch bei sich ändernden Belichtungsverhältnissen
und Verschattungen möglich ist.
[0023] Im Falle eines Defektes des Lastaufnahmemittels 4 kann dieses einfach durch ein neues
Lastaufnahmemittel ausgetauscht werden, ohne dass anschließend eine Nachkalibrierung
der geometrischen Merkmale 9, 10 und 11 erforderlich ist. Wird ein neues Lastaufnahmemittel
gewählt, dessen Bauart sich von dem alten Lastaufnahmemittel 4 unterscheidet, so muss
lediglich ein neues Ruhelagebild aufgenommen und gespeichert werden. Zudem kann der
von der Kamera 5 aufgenommene Kamerastream beispielsweise auch von dem Kranführer
oder einem Remote-Operator genutzt werden, was ebenfalls einen Vorteil darstellt.
[0024] Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des zuvor beschriebenen Verfahrens kann es
sich bei den im aktuellen Kamerabild erfassten Merkmalen 9, 10, 11 um vorab festgelegte
Merkmale handeln. Entsprechend müssen diese Merkmale 9, 10 und 11 im Ruhelagebild
nur einmal gesucht und dann gespeichert werden, da diese konstant bleiben.
[0025] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert
und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele
eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden,
ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
[0026] Unabhängig vom grammatikalischen Geschlecht eines bestimmten Begriffes sind Personen
mit männlicher, weiblicher oder anderer Geschlechteridentität mit umfasst.
1. Verfahren zur zweidimensionalen Bestimmung einer aktuellen Auslenkung und Verdrehung
eines an einer Laufkatze (2) einer Krananlage (1) gehaltenen Lastaufnahmemittels (4)
bezogen auf eine Ruhelage des Lastaufnahmemittels (4), das die Schritte aufweist:
a) Anordnen einer Kamera (5) an der Laufkatze (2) derart, dass die Kamera (5) die
Oberseite des Lastaufnahmemittels (4) erfasst;
b) Aufnahme eines Bildes der Oberseite des Lastaufnahmemittels (4) in einer Ruhelage
des Lastaufnahmemittels (4) und Speichern dieses Ruhelagebildes;
c) Aufnahme eines aktuellen Bildes der Oberseite des Lastaufnahmemittels (4) während
des Betriebs der Krananlage (1), während sich das Lastaufnahmemittel (4) nicht in
Ruhelage befindet;
d) Erfassen einer Mehrzahl von an der Oberseite des Lastaufnahmemittels (4) vorhandener,
dem Lastaufnahmemittel (4) eigener geometrischer Merkmale (9, 10, 11) im in Schritt
c) aufgenommenen aktuellen Kamerabild;
e) Suchen der in Schritt d) erfassten geometrischen Merkmale (9, 10, 11) im Ruhelagebild;
und
f) Bestimmung der aktuellen zweidimensionalen Auslenkung und Verdrehung der geometrischen
Merkmale (9, 10, 11) bezogen auf deren Ruhelage durch Vergleichen der Positionen der
geometrischen Merkmale (9, 10, 11) im aktuellen Bild mit den Positionen der geometrischen
Merkmale (9, 10, 11) im Ruhelagebild.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den in Schritt d) erfassten Merkmalen (9, 10, 11) um vorab festgelegte
Merkmale handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den in Schritt d) erfassten Merkmalen (9, 10, 11) um automatisch ausgewählte
Merkmale handelt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der aktuellen Auslenkung und Verdrehung des Lastaufnahmemittels (4)
in Schritt f) mittels digitaler Bildverarbeitung erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte c) und f) vielfach in kurz aufeinanderfolgenden Zeitabständen wiederholt
werden, und dass basierend auf den aufeinanderfolgenden aktuellen Auslenkungen und
Verdrehungen des Lastaufnahmemittels (4) ein Bewegungszyklus des Lastaufnahmemittels
(4) bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf den in Schritt f) bestimmten aktuellen Auslenkungen und Verdrehungen
des Lastaufnahmemittels (4) in der Auswerteeinheit (7) Regelbefehle erstellt und an
ein auf das Lastaufnahmemittel (4) einwirkendes Schwingungsdämpfungssystem (8) weitergeleitet
werden, das dann basierend auf den Regelbefehlen geregelt wird.
7. System umfassend eine Kamera (5), insbesondere Digitalkamera, und eine Auswerteeinheit
(7), die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist.
8. System nach Anspruch 7, umfassend ferner ein Schwingungsdämpfungssystem (8).
9. Krananlage (1) mit einer Laufkatze (2) und einem an der Laufkatze (2) angeordneten
Lastaufnahmemittel (4), umfassend eine an der Unterseite der Laufkatze (2) angeordnete
Kamera (5), die derart ausgerichtet ist, dass sie die Oberseite des Lastaufnahmemittels
(4) erfasst, eine Auswerteeinheit (7), die zur Durchführung eines Verfahrens nach
einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist, und ein auf das Lastaufnahmemittel
(4) einwirkendes Schwingungsdämpfungssystem (5), das über die Auswerteeinheit (7)
geregelt wird.