DE102013012019B4 - Crane, in particular mobile crane - Google Patents
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Abstract
Kran (1), insbesondere Mobilkran (2), umfassend einen bewegbar gelagerten Ausleger (6), eine Erfassungseinheit (44), welche dazu eingerichtet ist, eine Anzahl von Positionen (47) einer am Ausleger (6) an einem Aufhängepunkt (30) aufgehängten Nutzlast (40) zu erfassen, eine Auswerteeinheit (48), welche dazu eingerichtet ist, aus einer von der Erfassungseinheit (44) erfassten Position (47) eine Relativposition der Nutzlast (40) zu einem kranfesten Bezugspunkt zu ermitteln, und welche weiter dazu eingerichtet ist, aus einer ermittelten Relativposition einen die Abweichung von einer Referenzposition charakterisierenden Abweichparameter (49) zu bestimmen, wobei die Referenzposition durch eine Relativposition der Nutzlast (40) zum Bezugspunkt bei unbewegtem Ausleger (6) gegeben ist, und eine Steuereinheit (50), welche dazu eingerichtet ist, die Bewegung des Auslegers (6) in Abhängigkeit des von der Auswerteeinheit (48) bestimmten Abweichparameters (49) zu steuern und/oder zu regeln, wobei die Erfassungseinheit (44) eine Kamera (42) umfasst, deren Blickwinkel in Richtung der Nutzlast (40) ausgerichtet ist, und die in der Nähe des Aufhängepunktes (30) am Ausleger (6) oberhalb eines Rollenträgers (32) so angeordnet und ausgerichtet ist, dass der Rollenträger (32) in der Mitte eines Kamerabildes als Bezugspunkt für die Referenzposition der Nutzlast (40) gewählt ist.Crane (1), in particular a mobile crane (2), comprising a movably mounted outrigger (6), a detection unit (44) which is set up to control a number of positions (47) on the boom (6) at a suspension point (30). an evaluation unit (48), which is adapted to determine from a detected by the detection unit (44) position (47) a relative position of the payload (40) to a crane fixed reference point, and which further thereto is set up to determine from a determined relative position a deviation parameter (49) characterizing the deviation from a reference position, the reference position being given by a relative position of the payload (40) to the reference point with stationary arm (6), and a control unit (50), which is set up to control and / or regulate the movement of the arm (6) as a function of the deviation parameter (49) determined by the evaluation unit (48), wherein the detection unit (44) comprises a camera (42) whose viewing angle is oriented in the direction of the payload (40) and which is arranged and aligned in the vicinity of the suspension point (30) on the boom (6) above a roller carrier (32) in that the roller carrier (32) in the middle of a camera image is selected as the reference point for the reference position of the payload (40).
Description
Die Erfindung betrifft einen Kran, insbesondere einen Mobilkran, welcher einen bewegbar gelagerten Ausleger umfasst, an welchem an einem Aufhängepunkt eine Nutzlast aufgehängt ist. Die Erfindung beschäftigt sich insbesondere mit der Steuerung oder Regelung der Bewegung des Auslegers.The invention relates to a crane, in particular a mobile crane, which comprises a movably mounted arm on which a payload is suspended at a suspension point. The invention is particularly concerned with the control of the movement of the boom.
Ein Mobilkran umfasst üblicherweise ein vielachsiges Fahrgestell zur Gewährleistung der Mobilität und einen auf dem Fahrgestell drehbar gelagerten Oberwagen, an welchem der Ausleger des Mobilkrans angeordnet ist. Der Ausleger lässt sich meist teleskopartig ausfahren. Am Ende des Auslegers kann des Weiteren eine Gittermastspitze oder eine Auslegerverlängerung angebracht sein, welche die Reichweite des Auslegers über dem Untergrund erhöht. Die Nutzlast ist am Ende der Gittermastspitze oder der Auslegerverlängerung, oder in Abwesenheit dieser am Ende des Auslegers, an einem dort befestigten Rollenträger über ein Seil aufgehängt, wobei zwischen Rollenträger und Nutzlast noch eine Rollenflasche angeordnet sein kann. Im Betrieb des Mobilkrans ist das Fahrgestell auf dem Untergrund fixiert, wofür Hydraulikfüße verwendet werden können. Der am Oberwagen angeordnete Ausleger weist beim Bewegen einer Nutzlast in der Regel eine vorgegebene Länge auf und wird also üblicherweise nicht weiter ausgefahren. Beim Betrieb des Auslegers mit einer Wippspitze wird der Ausleger zum Bewegen der Nutzlast üblicherweise auch nicht gegen den Untergrund verschwenkt. Eine Radiusveränderung ist durch eine Veränderung des Wippwinkels der Wippspitze möglich. Beim Betrieb mit einer festen Spitze oder nur mit dem Ausleger wird zum Verbringen der Nutzlast der Ausleger unter Radiusveränderung auch gegen den Untergrund verschwenktA mobile crane usually comprises a multi-axle chassis to ensure mobility and a rotatably mounted on the chassis superstructure on which the boom of the mobile crane is arranged. The boom can usually extend telescopically. Furthermore, a lattice mast tip or a boom extension can be attached to the end of the jib, which increases the reach of the jib above the ground. The payload is hung at the end of the lattice mast tip or the boom extension, or in the absence of this at the end of the boom, attached to a roller carrier mounted there over a rope, between roller carrier and payload still a roller bottle can be arranged. During operation of the mobile crane, the chassis is fixed on the ground, for which purpose hydraulic feet can be used. The arranged on the superstructure boom has when moving a payload usually a predetermined length and is therefore usually not further extended. When operating the boom with a luffing tip, the boom for moving the payload is usually not pivoted against the ground. A change in radius is possible by changing the rocking angle of the rocking tip. When operating with a fixed tip or only with the boom is pivoted to spend the payload of the boom under radius change also against the ground
Der Hub der Nutzlast geschieht über einen Zug am die Nutzlast tragenden Seil. Eine Bewegung der Nutzlast über dem Untergrund kann in azimutaler Richtung bezüglich der Drehachse des Oberwagens über eine Rotation des Oberwagens gegen das fixierte Fahrgestell erreicht werden. Überdies kann eine Bewegung der Nutzlast in radialer Richtung wie erwähnt über eine Veränderung des Wippwinkels der Gittermastspitze erfolgen.The stroke of the payload is done via a train on the payload carrying rope. A movement of the payload above the ground can be achieved in the azimuthal direction with respect to the axis of rotation of the superstructure via a rotation of the upper carriage against the fixed chassis. Moreover, as mentioned, a movement of the payload in the radial direction can take place via a change in the luffing angle of the lattice mast tip.
Die Nutzlast eilt bei einer Rotation des Oberwagens der Bewegung des am Ausleger oder der Gittermastspitze befestigten Rollenträgers aufgrund der Massenträgheit hinterher, während hingegen nach einem Verlangsamen oder einem Abstoppen einer Drehbewegung des Oberwagens die Nutzlast noch in Richtung der erfolgten Bewegung weiterschwingt. Aufgrund der Abmessungen und der hohen Nutzlasten von bis zu mehreren hundert Tonnen können durch die Relativbewegung der Nutzlast in azimutaler Richtung erhebliche Querkräfte in seitlicher Richtung auf den Ausleger und/oder die Auslegerverlängerung und/oder die Gittermastspitze einwirken, und daher der Gefahr einer dauerhaften Beschädigung durch Verbiegen bis hin zu einem Bruch ausgesetzt sein kann. Insbesondere kann der Ausleger beim Betrieb in einer etwa senkrechten Stellung mit abgewinkelter Wippspitze einer enormen Torsionsbelastung ausgesetzt sein, die zu einem Versagen führen kann.The payload rushes in a rotation of the upper carriage of the movement of the boom or the lattice mast tip mounted roller carrier due to the inertia behind, while on the other hand slows down or stopping a rotational movement of the upper carriage, the payload still in the direction of the movement. Due to the dimensions and the high payloads of up to several hundred tons, the relative movement of the payload in the azimuthal direction can exert significant lateral forces in the lateral direction on the boom and / or the boom extension and / or the lattice mast tip, and therefore the risk of permanent damage due to Bent up to a break can be exposed. In particular, the boom may be exposed during operation in an approximately vertical position with angled luffing a tremendous torsional load, which can lead to failure.
Des Weiteren kann bei einer Nutzlast mit einer großen Querschnittsfläche bei einer vergleichsweise geringen Dicke, wie z.B. einer Dämmplatte aus wärmeisolierendem Material oder einem Wandelement aus Leichtbeton, auch durch den Luftwiderstand die Bewegung der Nutzlast gebremst werden. Hierdurch entsteht ebenso eine unerwünschte Querbelastung des Auslegers und/oder der Auslegerverlängerung und/oder der Gittermastspitze mit den bereits erwähnten möglichen Folgen für die Statik des gesamten Mobilkrans.Furthermore, with a payload having a large cross-sectional area at a comparatively small thickness, such as e.g. an insulating plate made of heat-insulating material or a wall element made of lightweight concrete, also by the air resistance, the movement of the payload be braked. This also creates an undesirable transverse load on the boom and / or the boom extension and / or the lattice mast tip with the already mentioned possible consequences for the statics of the entire mobile crane.
Eine mögliche Querbelastung durch die Massenträgheit oder den Luftwiderstand der Nutzlast ist überdies nicht nur vor dem Hintergrund einer drohenden Beschädigung des Mobilkrans selbst zu betrachten. Insbesondere stellt ein mögliches Abknicken des Auslegers, der Gittermastspitze oder der Auslegerverlängerung auch für die Umgebung, z.B. für umliegende Gebäude, eine Gefahr dar.A possible lateral load due to the mass inertia or the air resistance of the payload is moreover not only to be considered against the background of imminent damage to the mobile crane itself. In particular, possible canting of the cantilever, lattice mast tip or cantilever extension also affects the environment, e.g. for surrounding buildings, a danger.
Aus den Dokumenten
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kran anzugeben, welcher die Gefahr einer Beschädigung des Auslegers durch die bei einer Bewegung des Auslegers auftretenden Querkräfte möglichst minimiert.The invention has for its object to provide a crane, which minimizes the risk of damage to the boom by the lateral forces occurring during a movement of the boom as possible.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kran, insbesondere einen Mobilkran, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieser Kran umfasst einen bewegbar gelagerten Ausleger, eine Erfassungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Anzahl von Positionen einer am Ausleger an einem Aufhängepunkt aufgehängten Nutzlast zu erfassen, eine Auswerteeinheit, welche dazu eingerichtet ist, aus einer von der Erfassungseinheit erfassten Position eine Relativposition der Nutzlast zu einem kranfesten Bezugspunkt, insbesondere zum Aufhängepunkt, am Ausleger zu ermitteln, und welche weiter dazu eingerichtet ist, aus einer ermittelten Relativposition einen die Abweichung von einer Referenzposition charakterisierenden Abweichparameter zu bestimmen, wobei die Referenzposition durch eine Relativposition der Nutzlast zum kranfesten Bezugspunkt, insbesondere zum Aufhängepunkt, bei unbewegtem Ausleger gegeben ist, und eine Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Bewegung des Auslegers in Abhängigkeit des von der Auswerteeinheit bestimmten Abweichparameters zu steuern und/oder zu regeln.The object is achieved by a crane, in particular a mobile crane, with the features of claim 1. This crane comprises a movably mounted boom, a detection unit which is adapted to detect a number of positions of a boom suspended on a suspension point payload an evaluation unit, which is set up to determine from a position detected by the detection unit a relative position of the payload to a crane-fixed reference point, in particular to the suspension point on the boom, and which is further configured to determine the deviation from a determined relative position The reference position is characterized by a relative position of the payload to the crane fixed reference point, in particular the suspension point, given a non-moving boom, and a control unit, which is adapted to the movement of the boom in dependence of the deviating determined by the evaluation unit deviation parameter control and / or fix.
In der folgenden Beschreibung der Erfindung sei bei der Nennung des Begriffs „Ausleger“ eine eventuell am Ausleger angeordnete Gittermastspitze und/oder eine eventuell am Ausleger angeordnete Auslegerverlängerung mit umfasst.In the following description of the invention is in the mention of the term "boom" a possibly arranged on the boom lattice mast tip and / or possibly arranged on the boom boom extension is included.
Die Erfindung geht dabei in einem ersten Schritt davon aus, dass eine mögliche Lösung der Aufgabe durch eine verstärkte Konstruktion des Auslegers, wie z.B. durch die Hinzunahme weiterer Querverstrebungen oder versteifender Elemente, den Nachteil mit sich bringt, zusätzlich zu einem erhöhten Material- und Montageaufwand und dadurch steigenden Produktionskosten für den Kran auch den Schwerpunkt des Systems Ausleger-Gittermastspitze in die Höhe zu verlagern. Hierdurch werden die Anbindung des Auslegers an den Oberwagen sowie die Anbindung des Oberwagens an das Fahrgestell höheren Belastungen ausgesetzt, denen konstruktiv Rechnung zu tragen ist. Dies ist jedoch aus Gründen der Einfachheit unerwünscht.The invention is based, in a first step, on the fact that a possible solution to the problem is provided by a reinforced construction of the cantilever, e.g. by adding more cross bracing or stiffening elements, the disadvantage is that, in addition to increasing material and assembly costs and thereby increasing production costs for the crane, the center of gravity of the boom boom mesh top system also tends to shift upwards. As a result, the connection of the boom to the superstructure and the connection of the superstructure are exposed to the chassis higher loads, which is constructively taken into account. However, this is undesirable for the sake of simplicity.
In einem zweiten Schritt wird erkannt, dass eine Querbelastung, welche bei einer Bewegung des Auslegers auftreten kann, eine intrinsische Konsequenz des physikalischen Systems von Ausleger und Nutzlast ist, und somit - da eine verstärkte Konstruktion zur besseren Aufnahme der Querbelastung nicht gewünscht ist - die Querbelastung im Betrieb des Krans durch Veränderung eines Bewegungsparameters verringert werden kann. Der Ausleger und die daran mittels eines ein Seil o.ä. aufgehängte Nutzlast bilden bei einer Bewegung des Auslegers zwangsläufig ein angeregtes, durch den Luftwiderstand der Nutzlast möglicherweise gedämpftes Pendel. Dementsprechend muss zu einer wirksamen Beherrschung möglicher Querkräfte der freie Parameter dieses Systems kontrolliert werden, in diesem Fall also die Anregung der Nutzlast durch die Bewegung des Auslegers selbst. Dies bedeutet, dass die Bewegung des Auslegers zu steuern oder zu regeln ist in Abhängigkeit von der Antwort, welche die Nutzlast ihrerseits auf die Anregung durch die über ein Seil o.ä. übertragene Bewegung des Auslegers wiedergibt.In a second step, it is recognized that a transverse load, which can occur with a movement of the boom, is an intrinsic consequence of the physical system of boom and payload, and thus - since a reinforced construction for better absorption of the lateral load is not desired - the lateral load can be reduced during operation of the crane by changing a motion parameter. The boom and the like by means of a rope o.ä. suspended payload inevitably form an excited, possibly damped by the air resistance of the payload pendulum with a movement of the boom. Accordingly, to effectively control possible lateral forces, the free parameter of this system must be controlled, in this case, the excitation of the payload by the movement of the boom itself. This means that the movement of the boom is to be controlled or regulated depending on the response , which the payload in turn to the suggestion by a rope or the like. transmitted movement of the boom reproduces.
Die physikalische Ausgestaltung der Erfassung bedient sich dabei optischer Techniken. Insbesondere kann die Erfassung einer ersten Position zur Ermittlung der Referenzposition auch mehrmals hintereinander erfolgen, um sicherzustellen, dass sich die Nutzlast nach einem vorangehenden Bewegungsvorgang des Auslegers oder nach einem Hubvorgang durch eine Zugseilbewegung im Wesentlichen in einer Ruheposition befindet und eventuelle vorher angeregte Schwingungen bereits ausreichend abgeklungen sind, um im Rahmen der Auflösung der Erfassungseinheit von einer Ruheposition sprechen zu können.The physical design of the detection makes use of optical techniques. In particular, the detection of a first position for determining the reference position can also be carried out several times in succession to ensure that the payload after a preceding movement of the boom or after a lifting operation by a Zugseilbewegung is essentially in a rest position and any previously excited vibrations already sufficiently decayed are to be able to speak of a rest position within the scope of the resolution of the detection unit.
Aus der erfassten ersten Position der Nutzlast wird von der Auswertungseinheit unter Berücksichtigung der Aufhängung durch ein Seil o.ä. eine Relativposition der Nutzlast bezüglich eines kranfesten Bezugspunktes, insbesondere bezüglich ihres Aufhängepunktes, am Ausleger ermittelt. Diese Relativposition bildet als Referenzposition zusammen mit einem kranfesten Bezugspunkt, als welcher insbesondere der Aufhängepunkt der Nutzlast gewählt sein kann, das Koordinatensystem, in welchem eine seitliche Auslenkung oder eine Pendelbewegung der Nutzlast, insbesondere also eine Bewegung, bei welcher eine Querkraft auf den Ausleger ausgeübt wird, als eine Auslenkung oder Bewegung relativ zur ersten erfassten Position bezogen auf den Aufhängepunkt zu interpretieren ist. Konkret wird aber die Referenzposition und damit das Koordinatensystem intrinsisch festgelegt, indem die Erfassungseinheit einen kranfesten Bezugspunkt, konkret den Rollenträger, zusammen mit der Nutzlast erfasst, so dass die Relativposition der Nutzlast aus den Daten der Erfassung ohne die Notwendigkeit einer weiteren Auswertung direkt hervorgeht.From the detected first position of the payload is the evaluation unit, taking into account the suspension by a rope o.ä. a relative position of the payload with respect to a crane-fixed reference point, in particular with respect to their suspension point, determined on the boom. This relative position forms as reference position together with a crane-fixed reference point, as which in particular the suspension point of the payload can be selected, the coordinate system, in which a lateral deflection or a pendulum movement of the payload, in particular a movement in which a transverse force is exerted on the boom , is to be interpreted as a displacement or movement relative to the first detected position with respect to the suspension point. Specifically, however, the reference position and thus the coordinate system is determined intrinsically by the detection unit detects a crane fixed reference point, concretely the roller carrier, together with the payload, so that the relative position of the payload directly from the data of the detection without the need for further evaluation.
Setzt sich der Ausleger in Bewegung, wird eine zweite Position der Nutzlast erfasst. Der zeitliche Abstand zwischen dem Beginn der Bewegung des Auslegers und der Erfassung der zweiten Position ist dabei vorzugsweise so zu wählen, dass anhand der bekannten Betriebsparameter wie der Masse der Nutzlast, des Drehradius der Bewegung des Aufhängepunktes, der Winkelbeschleunigung der Auslegerbewegung und anhand der Konstruktionsparameter des Auslegers eine kritische Belastung des Auslegers durch Scherkräfte in dieser Bewegungsphase mit ausreichend hoher Wahrscheinlichkeit auszuschließen ist.When the boom moves, a second position of the payload is detected. The time interval between the start of the movement of the boom and the detection of the second position is preferably to be chosen so that on the basis of the known operating parameters such as the mass of the payload, the radius of rotation of the movement of the suspension point, the angular acceleration of the boom movement and based on the design parameters of Jib a critical load of the boom by shear forces in this phase of motion is sufficiently high probability to exclude.
Aus der erfassten zweiten Position wird von der Auswerteeinheit eine weitere Relativposition der Nutzlast bezüglich des kranfesten Bezugspunktes ermittelt, und die so ermittelte Relativposition wird mit der Referenzposition verglichen. Hierdurch lässt sich feststellen, wie weit die Nutzlast durch die bis zum Zeitpunkt der Erfassung der zweiten Position erfolgte Bewegung bezüglich des Bezugspunktes aus der Ruheposition ausgelenkt wurde. Diese Abweichung wird in einem Abweichparameter, vorzugsweise einem Auslenkungswinkel des Pendels oder einem kartesischen Abstand zur Referenzposition, quantifiziert. Die Steuereinheit ist nun dazu eingerichtet, die Bewegung des Auslegers in Abhängigkeit des Abweichparameters zu steuern oder zu regeln. Eine solche Bewegung ist beispielsweise ein Auf- oder Abwippen oder ein Drehen des Auslegers. Eine Steuerung der Bewegung des Auslegers kann beispielsweise durch Einstellen einer Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung des Auslegers anhand einer vorbestimmten Tabelle für verschiedene Werte des Abweichparameters geschehen. Eine Regelung betrachtet den Abweichparameter insbesondere durch einen Sollwert/Istwert-Vergleich und ändert dementsprechend die verwendete Stellgröße, beispielsweise die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung der Bewegung des Auslegers.From the detected second position, a further relative position of the payload with respect to the crane-fixed reference point is determined by the evaluation unit, and the relative position thus determined is compared with the reference position. In this way, it is possible to determine how far the payload has been deflected out of the rest position by the movement made with respect to the reference point up to the time of the detection of the second position. This deviation is quantified in a deviation parameter, preferably a deflection angle of the pendulum or a Cartesian distance to the reference position. The control unit is now set up to To control or regulate the movement of the boom as a function of the deviation parameter. Such a movement is, for example, an up or luffing or turning of the boom. Control of the movement of the boom may be accomplished, for example, by adjusting a velocity and / or an acceleration of the boom based on a predetermined table for different values of the deviation parameter. A control considers the deviation parameter in particular by a setpoint / actual value comparison and accordingly changes the manipulated variable used, for example the speed or the acceleration of the movement of the boom.
Nach hinreichend kurzem Zeitabstand ist bevorzugt eine weitere Position der Nutzlast zu erfassen, aus der eine weitere Relativposition und ein entsprechender Abweichparameter zu ermitteln sind, wobei der Zeitabstand vorzugsweise so zu wählen ist, dass anhand der bekannten Betriebsparameter und der Konstruktionsparameter des Auslegers eine kritische Belastung des Auslegers in dieser Bewegungsphase mit ausreichend hoher Wahrscheinlichkeit auszuschließen ist.After a sufficiently short time interval, it is preferable to detect a further position of the payload, from which a further relative position and a corresponding deviation parameter are to be determined, wherein the time interval should preferably be selected such that a critical load on the basis of the known operating parameters and the design parameters of the boom Jib in this movement phase is sufficiently high probability to exclude.
Bevorzugt wird demnach eine während der Bewegung des Auslegers ermittelte Relativposition der Nutzlast insbesondere zur Steuerung oder Regelung eines Beschleunigungsvorgangs des Auslegers bzw. Oberwagens herangezogen, um beispielsweise bei einem Bremsvorgang der Bewegung des Auslegers bzw. Oberwagens, nach dem Erreichen des Stillstands des Auslegers oder in der Startphase bei Beginn der Bewegung des Auslegers bzw. Oberwagens ein übermäßiges Pendeln der Nutzlast infolge der Massenträgheit zu vermeiden. Insbesondere kann dies über eine Tabelle von Sollwerten für den Abweichparameter in Abhängigkeit von der verbleibenden Wegstrecke der Bewegung und/oder der Masse der Nutzlast und/oder der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung der Bewegung über bereits zurückgelegte Streckenabschnitte geschehen.Accordingly, a determined during the movement of the boom relative position of the payload is used in particular for controlling or regulating an acceleration operation of the boom or superstructure, for example, in a braking operation of the movement of the boom or superstructure, after reaching the standstill of the boom or in the Starting phase at the beginning of the movement of the boom or superstructure to avoid excessive oscillation of the payload due to the inertia. In particular, this can be done via a table of desired values for the deviation parameter as a function of the remaining travel distance of the movement and / or the mass of the payload and / or the speed and / or the acceleration of the movement over already traveled distance sections.
Die Erfassungseinheit umfasst eine Kamera, deren Blickwinkel in Richtung der Nutzlast ausgerichtet ist. Eine Kamera kann selbst bei hoher Auflösung einen geringen Platzverbrauch und niedrige Anschaffungskosten aufweisen, so dass eine kompakte und günstige Bauweise der Erfassungseinheit ermöglicht wird. Zudem gestaltet sich die Auswertung der auf Kamerabildern erfassten Positionen durch automatische Bilderkennung besonders einfach. Bevorzugt kann dabei die Kamera am Ausleger selbst angeordnet sein, so dass bei einer Bewegung des Auslegers der Blickwinkel weiterhin in Richtung der Nutzlast ausgerichtet bleibt, ohne dass eine Anpassung nötig ist. Insbesondere kann eine am Ausleger angeordnete Kamera eine Pendelbewegung der Nutzlast bei einer Seitwärtsbewegung oder einer Rotation des Auslegers sehr präzise auflösen.The detection unit comprises a camera whose viewing angle is oriented in the direction of the payload. A camera can have a small space consumption and low acquisition costs even at high resolution, so that a compact and inexpensive construction of the detection unit is made possible. In addition, the evaluation of the positions captured on camera images by means of automatic image recognition is particularly simple. Preferably, the camera can be arranged on the boom itself, so that during a movement of the boom, the viewing angle remains aligned in the direction of the payload, without an adjustment is necessary. In particular, a camera arranged on the boom can resolve a pendulum movement of the payload with a sideways movement or a rotation of the boom very precisely.
Die Kamera ist außerdem in der Nähe des Aufhängepunktes am Ausleger angeordnet. Der Blickwinkel der Kamera ist dann bevorzugt senkrecht nach unten auf die unter der Kamera hängende Nutzlast zu wählen. Insbesondere kann hierbei die Kamera mit einer kleinen Ausrichtmasse versehen sein, um den Blickwinkel bei Wippbewegungen des Auslegers in Richtung der Nutzlast zu halten. Durch eine Ansicht auf die Nutzlast in Richtung der Schwerkraft lassen sich die Referenzposition und eine Abweichung hiervon besonders genau erfassen, konkret ist die Kamera hierzu nahe dem Aufhängepunkt oberhalb des Rollenträgers so ausgerichtet, dass der Rollenträger in der Mitte eines Kamerabildes als Bezugspunkt für die Referenzposition der Nutzlast gewählt ist, und der Abweichparameter aus der Auslenkung der unter dem Rollenträger hängenden Hakenflasche ermittelt werden kann.The camera is also located near the suspension point on the boom. The viewing angle of the camera is then preferably to choose vertically downward on the hanging below the camera payload. In particular, in this case, the camera may be provided with a small alignment mass to keep the angle of view during rocking movements of the boom in the direction of the payload. By a view of the payload in the direction of gravity, the reference position and a deviation thereof can be detected particularly accurately, specifically the camera is near the suspension point above the roller carrier aligned so that the roller carrier in the center of a camera image as a reference point for the reference position of Payload is selected, and the deviation parameter from the deflection of hanging under the roller carrier hook bottle can be determined.
Zweckmäßigerweise ist weiter eine Zieleinrichtung umfasst, welche an der Nutzlast oder an einer zwischen der Nutzlast und dem Aufhängepunkt hängenden Hakenflasche angebracht ist. Dies vereinfacht die automatische Erfassung einer Position der Nutzlast, konkret die optische Erfassung durch die Kamera. In diesem Fall kann die Zieleinrichtung als eine ein Zielkreuz umfassende Markierung auf die Nutzlast oder die Hakenflasche aufgebracht sein. Vorzugsweise ist die Zieleinrichtung dabei so anzuordnen, dass sie bei unbewegtem Ausleger das Zentrum des Blickwinkels der Kamera markiert.Conveniently, a target device is further included, which is attached to the payload or to a hanging between the payload and the suspension hook hook bottle. This simplifies the automatic detection of a position of the payload, specifically the optical detection by the camera. In this case, the target device may be applied to the payload or the hook bottle as a mark comprising a target cross. Preferably, the aiming device is to be arranged so that it marks the center of the viewing angle of the camera when the boom is stationary.
Die Steuereinheit ist bevorzugt dazu eingerichtet, die Bewegung des Auslegers so zu steuern oder zu regeln, dass der Abweichparameter für die Relativposition der Nutzlast bezüglich der Referenzposition einen vorgegebenen Toleranzbereich nicht überschreitet. Der Toleranzbereich ist dabei für jeden Bewegungsvorgang einer Nutzlast an die jeweiligen Betriebsparameter wie an die Masse der Nutzlast, an den Drehradius der Bewegung des Aufhängepunktes, an die Winkelbeschleunigung der Auslegerbewegung und/oder an die Konstruktionsparameter des Auslegers anzupassen. Somit kann die Nutzlast mit einer möglichst hohen, jedoch die Statik in jedem Fall gewährleistenden Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit bewegt werden, was einen zeitlich effizienten Betrieb bei hoher Sicherheit ermöglicht.The control unit is preferably set up to control or regulate the movement of the boom in such a way that the deviation parameter for the relative position of the payload with respect to the reference position does not exceed a predetermined tolerance range. The tolerance range is to be adapted for each movement of a payload to the respective operating parameters such as the mass of the payload, the rotational radius of the movement of the suspension point, the angular acceleration of the boom movement and / or the design parameters of the boom. Thus, the payload with as high as possible, but the statics in each case ensuring acceleration or speed can be moved, allowing a time-efficient operation with high security.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit hierbei dazu eingerichtet, beim Erreichen der Grenze eines vorgegebenen Toleranzbereiches für den Abweichparameter der Relativposition der Nutzlast bezüglich der Referenzposition die Bewegung des Auslegers durch eine Verringerung und/oder Beibehaltung der Beschleunigung und/oder durch eine Verlangsamung der Bewegungsgeschwindigkeit zu steuern oder zu regeln. Insbesondere kann hierbei der Toleranzbereich einen Grenzbereich aufweisen, bei dessen Erreichen durch den Abweichparameter die Bewegung des Auslegers verlangsamt wird, wobei der Grenzbereich in einer Anzahl Teilbereiche unterteilt sein kann, so dass ein sukzessives Überschreiten einer Anzahl von Teilbereichen durch den Abweichparameter in Richtung der Grenze des Toleranzbereiches eine sukzessives Abbremsen der Bewegungsgeschwindigkeit zur Folge hat. So kann eine möglichst effiziente Bewegungsgeschwindigkeit bei gewährleisteter Statik eingestellt werden.In this case, the control unit is preferably configured, upon reaching the limit of a predetermined tolerance range for the deviation parameter of the relative position of the payload with respect to the reference position, to control or to control the movement of the boom by reducing and / or maintaining the acceleration and / or by slowing the movement speed regulate. In particular, in this case, the tolerance range may have a limit range, upon reaching the deviation parameter, the movement of the boom is slowed down, the border area may be divided into a number of subregions, so that a successive exceeding of a number of subregions by the deviation parameter in the direction of the limit Tolerance range has a successive slowing down the movement speed result. In this way, the most efficient movement speed can be achieved with guaranteed statics.
Bevorzugt sind am Kran weiter ein Oberwagen und ein Fahrgestell umfasst, wobei der Oberwagen bezüglich einer vertikalen Drehachse drehbar auf dem Fahrgestell gelagert ist, wobei der Ausleger am Oberwagen angeordnet ist, und wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine Drehbewegung des Oberwagens in Abhängigkeit vom Abweichparameter für die Relativposition der Nutzlast bezüglich der Referenzposition zu steuern oder zu regeln. Durch die Anordnung des Auslegers am Oberwagen wird der Ausleger bei einer Drehung des Oberwagens in Draufsicht zeigerförmig mit rotiert, so dass durch eine am Ausleger aufgehängte Nutzlast auf den Ausleger Kräfte in azimutaler Richtung wirken, welche der Ausleger möglicherweise konstruktionsbedingt nicht voll aufnehmen kann. Die Steuerung in Abhängigkeit der erfassten und ausgewerteten Bewegung der Nutzlast gegen den Ausleger ist hier besonders vorteilhaft.Preferably, the crane further comprising an upper carriage and a chassis, wherein the upper carriage is rotatably mounted on the chassis relative to a vertical axis of rotation, wherein the boom is arranged on the upper carriage, and wherein the control unit is adapted to a rotational movement of the upper carriage in dependence on the deviation parameter for the relative position of the payload with respect to the reference position to control or regulate. Due to the arrangement of the boom on the superstructure of the boom is rotated in a pointer-like shape in a rotation of the upper carriage in plan view, so act by a boom suspended on the payload on the boom forces in the azimuthal direction, which may possibly not fully absorb the boom due to design. The control depending on the detected and evaluated movement of the payload against the boom is particularly advantageous here.
Vorteilhaft ist es außerdem, wenn weiter eine Anzeigeeinheit umfasst ist, welche dazu eingerichtet ist, ein von der Kamera aufgenommenes Bild der Nutzlast anzuzeigen. Das Bild kann bei der Steuerung des Krans angezeigt werden, so dass ein Kranführer über das Bild eine zusätzliche Kontrolle des ordnungsgemäßen Betriebes der Steuereinheit hat.It is also advantageous, if further comprises a display unit which is adapted to display an image of the payload taken by the camera. The image may be displayed in the control of the crane so that a crane operator has additional control over the image of the proper operation of the control unit.
Insbesondere ist hierbei bevorzugt die Anzeigeeinheit als ein Monitor ausgebildet ist, welcher weiter dazu eingerichtet, im Bild durch Überblendung eine Referenzposition der Nutzlast anzuzeigen. Somit kann ein Kranführer eine erfasste Position und deren Abweichung von der Referenzposition direkt vom Monitor ablesen.In particular, in this case, the display unit is preferably designed as a monitor, which is further configured to display a reference position of the payload in the image by cross-fading. Thus, a crane operator can read a detected position and its deviation from the reference position directly from the monitor.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur einen Kran
Der abgebildete Mobilkran
Am Aufhängepunkt
Die Kamera
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Krancrane
- 22
- Mobilkranmobile crane
- 33
- Fahrgestellchassis
- 44
- Oberwagensuperstructure
- 66
- Auslegerboom
- 88th
- Teleskopelemente des AuslegersTelescopic elements of the boom
- 1010
- oberes Ende des Auslegersupper end of the jib
- 1212
- GittermastspitzeLattice mast tip
- 1414
- Hydraulikstützehydraulic support
- 1616
- Seilzugcable
- 1818
- Stützesupport
- 2020
- Seilzugcable
- 2222
- Stützesupport
- 2424
- Ballastsystemballast system
- 3030
- Aufhängepunktsuspension
- 3232
- Rollenträgerroller carrier
- 3434
- Seilrope
- 3636
- Hakenflaschehook block
- 3838
- Seilrope
- 4040
- Nutzlastpayload
- 4242
- Kameracamera
- 4444
- Erfassungseinheitacquisition unit
- 4646
- Zielmarkierungtarget marker
- 4747
- Position der NutzlastPosition of the payload
- 4848
- Auswerteeinheitevaluation
- 4949
- Abweichparameterdeviation parameters
- 5050
- Steuereinheitcontrol unit
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