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Dokumentenidentifikation DE19630187A1 29.01.1998
Titel Verfahren zum automatischen Positionieren und Positioniersystem für Krananlagen
Anmelder Preussag Noell GmbH, 97080 Würzburg, DE
Erfinder Klement, Stefan, 97074 Würzburg, DE;
Häffner, Gerhard, 97209 Veitshöchheim, DE
Vertreter Köckeritz, G., Pat.-Ass., 30625 Hannover
DE-Anmeldedatum 26.07.1996
DE-Aktenzeichen 19630187
Offenlegungstag 29.01.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.01.1998
IPC-Hauptklasse B66C 13/48
IPC-Nebenklasse B66C 17/20   B65G 63/00   G01B 11/00   G05D 3/12   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Positionieren eines von zwei gegeneinander beweglichen Objekten, insbesondere einer Umschlaganlage mit Lastaufnahmemittel gegenüber einem die umzuschlagenden Güter tragenden Transportmittel sowie ein Positioniersystem für Krananlagen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum automatischen Positionieren eines von zwei gegeneinander beweglichen Objekten, insbesondere einer Umschlaganlage mit Lastaufnahmemittel gegenüber einem die umzuschlagenden Güter tragenden Transportmittel, erfolgt über mindestens ein in mindestens einer Achse frei verfahrbares Mastermeßsystem und mindestens eine seitlich dazu am Transportmittel befindliche Marke die Vermessung eines Zielortes, wobei mindestens ein Master jeweils einem Slave eine Zielposition liefert, indem er selbst oder ein Teil von ihm eine Zielmarke für den Slave darstellt und/oder eine entsprechende Zielmarke für den Slave positioniert. Der Slave erfaßt die Position der Zielmarke und das Lastaufnahmemittel wird mit oder ohne Gut gegenüber der vom Master eingestellten Zielmarke positioniert, wobei über ein vom Slave abgegebenes Signal das Lastaufnahmemittel in die erforderliche Position zum Aufnehmen oder Absetzen des Gutes verfahren wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Positionieren eines von zwei gegeneinander beweglichen Objekten, insbesondere einer Umschlaganlage mit Lastaufnahmemittel gegenüber einem die umzuschlagenden Güter tragenden Transportmittel sowie ein Positioniersystem für Krananlagen.

Es ist bekannt, daß sich Krane mit verschiedensten Techniken positionieren lassen, wobei neuere Verfahren die Anwendung von Laser- Entfernungsmessern beinhalten, die die Entfernung auf Reflektoren messen und an die Kransteuerung weitergeben. Ein bekanntes System geht dabei davon aus, daß die Ladeeinheit bzw. die Zielposition von oben sicher erkannt werden kann. Dies ist aber im Fall von Tragwagen und Wechselbehältern mit typischem Planenaufbau nicht sicher möglich. Das System kann deshalb nur für formstabile Container eingesetzt werden. Weiterhin ist es mit dem beschriebenen System nicht möglich, noch während der Kranfahrt, d. h. bei hoher Krangeschwindigkeit, die Position eines Transportfahrzeuges zu bestimmen ("Laser - Sensoren für die Kranautomatisierung" in Heben und Fördern, 42 (1992) Nr. 11, S. 890-892).

Aus der EP 0 342 655 ist eine Containerkrananlage bekannt, welche Container zwischen verschiedenen Standplätzen oder Transportmitteln umsetzen soll. Die bei diesem System eingesetzte Sensorik im Spreader zielt direkt von oben auf die Ladeeinheit und deren obere Eckschläge. Sind obere Eckschläge nicht vorhanden oder läßt der wackelige Planenaufbau der Ladeeinheit eine genaue Kantenerkennung nicht zu, dies trifft insbesondere auf Wechselbehälter des kombinierten Verkehrs zu, so läßt sich die genaue Position von oben nicht bestimmen und das beschriebene System ist ungeeignet.

Die DE 43 15 005 beschreibt eine Vorrichtung zur meßtechnischen Erfassung von Winkellagen eines bewegten Gegenstandes gegenüber seiner Ausgangsstellung. Die im dort beschriebenen System eingesetzte Sensorik blickt von der Katze nur auf den Spreader. Die Position der aufzunehmenden Ladeeinheit bzw. deren Zielposition kann aber überhaupt nicht gemessen werden. Eine entsprechende Referenzposition wird nicht beschrieben.

Die DE 36 06 363 A1 beinhaltet eine Einrichtung zur Bestimmung der Lage eines Fahrzeuges relativ zu einer Container-Hebevorrichtung. Dabei ist die Hebevorrichtung vorzugsweise an ihrem Fahrbalken mit mindestens zwei auf der Basis von Ultraschall arbeitenden Sensoren mit parallel ausgerichteten Achsen und das Fahrzeug zumindest an einer Seite mit Reflektoren ausgerüstet, wobei der Abstand der Reflektoren untereinander dem der Sensoren untereinander entspricht und wobei die Anzahl der Reflektoren der bzw. jeder Seite des Fahrzeuges und die der Sensoren insgesamt sechs beträgt. Die Sensoren sind über eine Auswerteinheit mit einem Erkennungsgerät und/oder einer Datenverarbeitungsanlage verbunden. Neben der unzureichenden Genauigkeit der beschriebenen Ultraschallsensorik ist das dargestellte System durch die ortsfeste Montage am Kranlängsträger in seiner Wirkung relativ beschränkt. Das System ermittelt weiterhin nur die Position des Fahrzeuges in bezug auf den Kranlängsträger, nicht aber zum Lastaufnahmemittel. Dynamische Verformungen in der Krankonstruktion werden nicht berücksichtigt. Es kann somit nicht sichergestellt werden, daß das Lastaufnahmemittel immer die ermittelte Position trifft.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zum automatischen Positionieren eines von zwei gegeneinander beweglichen Objekten, insbesondere einer Umschlaganlage mit Lastaufnahmemittel gegenüber einem die umzuschlagenden Güter tragenden Transportmittel, vorzustellen, mit welchem die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen vermieden werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Ansprüchen 2 bis 4 enthalten.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, ein Positioniersystem für Krananlagen zum Umschlagen von Ladeeinheiten von und/oder auf Transportmitteln zu entwickeln, mit welchem die Nachteile bekannter Systeme überwunden werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Systems sind in den zugehörigen Ansprüchen 6 bis 10 enthalten.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum automatischen Positionieren eines von zwei gegeneinander beweglichen Objekten, insbesondere einer Umschlaganlage mit Lastaufnahmemittel gegenüber einem die umzuschlagenden Güter tragenden Transportmittel, erfolgt über mindestens ein in mindestens einer Achse frei verfahrbares Mastermeßsystem und mindestens eine seitlich dazu am Transportmittel befindliche Marke die Vermessung eines Zielortes, wobei mindestens ein Master jeweils einem Slave eine Zielposition liefert, indem er selbst oder ein Teil von ihm eine Zielmarke für den Slave darstellt und/oder eine entsprechende Zielmarke für den Slave positioniert. Der Slave erfaßt die Position der Zielmarke, und das Lastaufnahmemittel wird mit oder ohne Gut gegenüber der vom Master eingestellten Zielmarke positioniert, wobei über ein vom Slave abgegebenes Signal das Lastaufnahmemittel in die erforderliche Position zum Aufnehmen oder Absetzen des Gutes verfahren wird.

Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren geht im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen davon aus, daß die zu verladenden Güter bzw. Ladeeinheiten von oben nicht erkennbar sind. Das Mastersystem ist seitlich auf die Ladeeinheit bzw. auf die Zielposition (Markierung am Transportmittel) gerichtet und bestimmt somit die Sollposition für das Lastaufnahmemittel.

Das Slavesystem ermittelt hierzu den Bezug von Lastaufnahmemittel und Mastersystem.

Nach dem vorgeschlagenen Verfahren ist der Master frei verfahrbar. Zum einen kann der Master damit durch gesteuertes Verfahren das Transportmittel suchen und sich direkt vor die Eckbeschläge bzw. Absetzposition stellen und die dort vorliegenden Daten (Bilder etc.) zur weiteren Überprüfung an ein anderes Rechnersystem versenden. Zum anderen kann der Vorgang der Positionsbestimmung des zu verladenden Gutes bzw. des Fahrzeuges schon parallel zur Fahrt eines zur Umschlaganlage gehörenden Kranes, und zwar auch bei hoher Krangeschwindigkeit, erfolgen. Dadurch wird in besonders vorteilhafter Weise ein zeitoptimaler Positioniervorgang möglich. Master und Slave verfügen selbstverständlich über die erforderliche Intelligenz zum Rechnen.

Die Erfindung beinhaltet weiterhin ein Positioniersystem für Krananlagen zum Umschlagen von Ladeeinheiten von und/oder auf Transportmitteln, bestehend aus einem Kran mit Laufkatze, einem Lastaufnahmemittel und einer Lageerkennung.

Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung weist der Kran an seinem Längsbalken mindestens eine Führungsschiene auf, auf der mindestens ein Meßschlitten mit einer Zielmarke und einem Master in wenigstens einer Achse verfahrbar angeordnet ist. Mindestens ein Slave ist am Lastaufnahmemittel oder an der Laufkatze installiert. Es sind also zwei unterschiedliche Varianten der Anordnung des Slave möglich. Wenn der Slave oberhalb des Lastaufnahmemittels an der Laufkatze installiert ist, dann muß das Lastaufnahmemittel ebenfalls mindestens eine Zielmarke für den Slave aufweisen. Wenn der Slave direkt am Lastaufnahmemittel installiert wird, ist keine weitere Zielmarke erforderlich. Die Anzahl der Mastersysteme ist abhängig von der Anzahl der zu bewältigenden Umschlagpositionen. Die Anzahl Slavesysteme ist abhängig von der Anzahl der Lastaufnahmemittel und der möglichen Anzahl verschiedener Größen von Ladeeinheiten. Die Position der Zielmarke des Meßschlittens wird vom Slave erfaßt, wobei mit dessen Signal das Lastaufnahmemittel in die erforderliche Position zum Aufnehmen oder Absetzen der Ladeeinheit verfahren wird. Der Slave hat also die Aufgabe, den Bezug von Lastaufnahmemittel zum Mastersystem zu bestimmen, wobei das Mastersystem einen an mindestens einer Seite des Transportmittels definierten Bezugspunkt als Markierung erfaßt. Dabei kann es sich um eine extra dafür angeordnete Markierung handeln. Ebensogut kann aber auch jedes dafür geeignete und sowieso am Transportmittel befindliche Zeichen oder Bauteil dazu bestimmt werden. Master und Slave verfügen über ein gemeinsames Rechnersystem, über welches die erforderlichen Positionen zum Aufnehmen oder Absetzen des Gutes errechnet werden.

Zur Vermessung des Zielortes sind nach einem besonderen Merkmal der Erfindung als Master eine Bilderfassungseinrichtung und/oder ein Entfernungssensor angeordnet. Diese müssen den jeweiligen Einsatz- und Umweltbedingungen entsprechend ausgewählt bzw. kombiniert werden.

Zur Vermessung der Zielmarke durch den Slave werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung Bilderfassungseinrichtungen oder/und Lasersensoren eingesetzt. Diese müssen ebenfalls in Abhängigkeit von den jeweiligen Einsatz- und Umweltbedingungen ausgewählt bzw. kombiniert werden.

Die Erfindung soll durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, wobei das erfindungsgemäße Verfahren nur beispielhaft für die beschriebenen Anlagen erläutert wird.

In der Zeichnung zeigen die

Fig. 1 Schematische Darstellung eines Positioniersystems für Krananlagen zum Umschlagen von Ladeeinheiten von und/oder auf Transportmitteln mit Slaves am Lastaufnahmemittel in der Seitenansicht,

Fig. 2 Schematische Darstellung des Positioniersystems für Krananlagen zum Umschlagen von Ladeeinheiten von und/oder auf Transportmitteln nach Fig. 1 in der Draufsicht,

Fig. 3 Schematische Darstellung eines Positioniersystems für Krananlagen zum Umschlagen von Ladeeinheiten von und/oder auf Transportmitteln mit Slaves oberhalb des Lastaufnahmemittels in der Seitenansicht,

Fig. 4 Schematische Darstellung des Positioniersystems für Krananlagen zum Umschlagen von Ladeeinheiten von und/oder auf Transportmitteln nach Fig. 2 in der Draufsicht.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in einer schematischen Darstellung ein Positioniersystem für Krananlagen zum Umschlagen von Ladeeinheiten 2 von und/oder auf Transportmitteln 1, bestehend aus einem Kran mit dem Krangerüst 17 und einem Lastaufnahmemittel 14. Seitlich am Transportmittel 1 sind Zielmarken 3 definiert. Der untere Längsbalken 9 des Krangerüstes 17 weist eine Führungsschiene 11 auf, auf der zwei Meßschlitten 4 mit jeweils einer Zielmarke 7 und einem Master 5, 6 verfahrbar angeordnet sind. Die Zielmarken 7 sind jeweils über einer Halterung 8 angebracht. Am Lastaufnahmemittel 14 sind zwei Slaves 10 über jeweils einem Befestigungsprofil 12 angeordnet.

Die Funktionsweise des Systems wird wie folgt beschrieben:

Noch während der Kranfahrt sucht der Master 5, 6 die entsprechende Zielmarke 3 am Transportmittel 1. Sobald der Master diese Zielmarke erkannt hat, errechnet er aus der augenblicklichen Kranposition und der Position des Meßschlittens 4 die Position des Transportmittels 1 und übergibt diese Position der Kransteuerung als neue Zielposition. Während der Kran nun diese neue Zielposition anfährt, verfolgt der Master 5, 6 durch gesteuertes Verfahren des Meßschlittens 4 die Zielmarke 3 am Transportmittel, so daß sich der Master nun immer mittig vor dieser befindet. Der Master mißt nun zusätzlich den Abstand vom Master 5, 6 zum Transportmittel 1 und überträgt diesen zum Slave 10. Während des Senkens des Lastaufnahmemittels 14 mit oder ohne Last betrachtet und vermißt der Slave 10 die Zielmarke 7 am Meßschlitten 4 und errechnet hieraus und mit dem bekannten Abstand "Master zu Transportmittel" die augenblickliche Abweichung des Lastaufnahmemittels 14 zum Transportmittel 1. Dieser Meßwert wird kontinuierlich an die Kransteuerung übertragen und dient dieser zur genauen Positionierung von Kran und Katze bzw. des Lastaufnahmemittels 14 gegenüber dem Transportmittel 1.

Die Fig. 3 und 4 zeigen in einer schematischen Darstellung ein Positioniersystem für Krananlagen zum Umschlagen von Ladeeinheiten 2 von und/oder auf Transportmitteln 1, bestehend aus einem Kran mit dem Krangerüst 17 und einem Lastaufnahmemittel 14, wobei oberhalb des Lastaufnahmemittels 14 an der Laufkatze 15 mehrere Slaves 10 angeordnet sind. Das Lastaufnahmemittel 14 weist mehrere Zielmarken 13 auf. Am Transportmittel 1 sind wiederum die Zielmarken 3 definiert.

Der untere Längsbalken 9 des Krangerüstes 17 weist eine Führungsschiene 11 auf, auf der zwei Meßschlitten 4 mit jeweils einer Zielmarke 7 und einem Master 5, 6 verfahrbar angeordnet sind. Der Meßschlitten 4 ist in diesem Fall unterhalb des Längsbalkens 9 schwenkbar angeordnet.

Die Funktionsweise des Systems wird wie folgt beschrieben:

Noch während der Kranfahrt sucht der Master 5, 6 die entsprechende Zielmarke 3 am Transportmittel 1. Sobald der Master 5, 6 die Zielmarke 3 erkannt hat, errechnet er aus der augenblicklichen Kranposition und Position des Meßschlittens 4 die Position des Transportmittels 1 und übergibt diese Position der Kransteuerung als neue Zielposition. Während der Kran nun diese neue Zielposition anfährt, verfolgt der Master 5, 6 durch gesteuertes Verfahren des Meßschlittens 4 die Zielmarke 3 am Transportmittel 1, so daß sich der Master 5, 6 nun immer mittig vor dieser befindet. Der Master mißt nun zusätzlich den Abstand vom Master 5, 6 zum Transportmittel 1 und überträgt diesen zum Slave 10.

Während des Senkens des Lastaufnahmemittels 14, mit oder ohne Last betrachtet und vermißt der Slave 10 die Zielmarke 7 am Meßschlitten und die Zielmarke 13 am Lastaufnahmemittel 14 und errechnet hieraus und mit dem bekannten Abstand "Master zu Transportmittel" die augenblickliche Abweichung des Lastaufnahmemittels 14 zum Transportmittel 1. Dieser Meßwert wird kontinuierlich an die Kransteuerung übertragen und dient dieser zur genauen Positionierung von Kran und Katze bzw. des Lastaufnahmemittels 14 gegenüber dem Transportmittel 1.

Bezugszeichenliste

1 Transportmittel

2 Ladeeinheit (Container)

3 Zielmarke (Markierung am Transportmittel 1)

4 Meßschlitten auf Führungsvorrichtung 11

5 Bilderfassungseinrichtung (Kamera) Master

6 Entfernungssensor (Laser) Master

7 Zielmarke am Meßschlitten

8 Halterung für Zielmarke

9 unterer Längsbalken des Krans

10 Slave (Bildverarbeitungskamera, Laserscanner)

11 Führungseinrichtung

12 Befestigungsprofil

13 Zielmarke am Lastaufnahmemittel 14

14 Lastaufnahmemittel (Spreader)

15 Laufkatze

16 Kranbrücke

17 Krangerüst


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum automatischen Positionieren eines von zwei gegeneinander beweglichen Objekten, insbesondere einer Umschlaganlage mit Lastaufnahmemittel gegenüber einem die umzuschlagenden Güter tragenden Transportmittel, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - über mindestens ein in mindestens einer Achse frei verfahrbares Mastermeßsystem und mindestens einer seitlich dazu am Transportmittel befindlichen Marke die Vermessung eines Zielortes erfolgt,
    2. - wobei mindestens ein Master jeweils einem Slave eine Zielposition liefert, indem er selbst oder ein Teil von ihm eine Zielmarke für den Slave darstellt und/oder eine entsprechende Zielmarke für den Slave positioniert,
    3. - der Slave die Position der Zielmarke erfaßt und das Lastaufnahmemittel mit oder ohne Gut gegenüber der vom Master eingestellten Zielmarke positioniert,
    4. - wobei über ein vom Slave abgegebenes Signal das Lastaufnahmemittel in die erforderliche Position zum Aufnehmen oder Absetzen des Gutes verfahren wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mastermeßsystem einen Master, bestehend aus Bilderfassungseinrichtung und/oder Entfernungssensor und eine Zielmarke umfaßt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Slave eine Bildverarbeitungskamera und/oder einen Laserscanner umfaßt.
  4. 4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Master und Slave über ein gemeinsames Rechnersystem verfügen, über welches die erforderlichen Positionen zum Aufnehmen oder Absetzen des Gutes errechnet werden.
  5. 5. Positioniersystem für Krananlagen zum Umschlagen von Ladeeinheiten von und/oder auf Transportmitteln, bestehend aus einem Kran mit Laufkatze, einem Lastaufnahmemittel und einer Lageerkennung, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - der Kran an seinem Längsbalken (9) mindestens eine Führungsschiene (11) aufweist, auf der mindestens ein Meßschlitten (4) mit einer Zielmarke (7) und einem Master (5, 6) in wenigstens einer Achse verfahrbar angeordnet ist
    2. - und mindestens ein Slave (10) am Lastaufnahmemittel (14)
    3. - oder an der Laufkatze (15) installiert ist, wobei dann das Lastaufnahmemittel (14) mindestens eine Zielmarke (13) für den Slave (10) aufweist.
  6. 6. Positioniersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßschlitten (4) mit der Zielmarke (7) und dem Master (5, 6) schwenkbar gelagert ist.
  7. 7. Positioniersystem nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Seite des Transportmittels (1) mindestens eine Zielmarke (3) definiert ist.
  8. 8. Positioniersystem nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Master eine Bilderfassungseinrichtung (5) und/oder ein Entfernungssensor (6) angeordnet sind.
  9. 9. Positioniersystem nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Slave (10) Bilderfassungseinrichtungen oder/und Lasersensoren eingesetzt werden.
  10. 10. Positioniersystem nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Master und Slave über ein gemeinsames Rechnersystem verfügen.






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