确定负荷摆动和/或转动角和抑制负荷摆动或旋转的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于确定在起重机上的通过至少一个绳索式的固定件提起的负 荷的至少一个摆动角和/或转动角的方法，其中，起重机具有悬臂和能够沿着悬臂借助驱 动装置线性运动的滑车，在滑车上通过至少一个绳索式的固定件固定负荷，并且在起重机 上的设置了至少一个光学检测装置以检测负荷的摆动角和/或转动角，在该方法中借助至 少一个光学检测装置检测负荷的摆动角和/或转动角。此外，本发明涉及一种用于抑制在 起重机上的通过至少一个绳索式的固定件提起的负荷的摆动运动和/或旋转运动的方法， 以及一种起重机。
【背景技术】
[0002] 为了转运负荷、例如从船泊转移到货车或者火车上，使用起重机、特别是所谓的集 装箱桥式起重机，该起重机具有基本上水平定向的悬臂以及能够沿着悬臂借助滑车驱动装 置线性运动的滑车。此外，这种起重机对于负荷转移还能够包括起重机驱动装置，通常通过 该装置，起重机整体能够横向于滑车的运动方向移动并且因此能够横向于悬臂移动。
[0003] 对于运输过程而言，其中可能涉及集装箱或类似物的、要转运的负荷，通过一个或 多个绳索式固定件固定在起重机的滑车上，其中可能涉及绳索、链、带或者类似物。绳索式 固定件的长度能够通过与滑车相对应的抬升机构来改变。负荷能够直接固定在绳索式固定 件上。替代地，固定件能够与负荷提起件、例如所谓的吊具相连，该负荷承受件又提起负荷。 为此，吊具有利地包括夹紧装置，利用该夹紧装置能够夹紧不同尺寸的负荷。
[0004] 在此，通过绳索式固定件和可能的吊具悬挂在滑车上的负荷能够通过使用抬升机 构来提升，通过滑车的沿着悬臂的运动以及悬臂的或者整个起重机的运动、特别是横向于 滑车的运动方向的运动，该负荷能够从船上运输到陆地上或者反向进行并且随后被放置。
[0005] 在这种运输过程中，存在以下问题，即通过滑车的运动和可能的起重机的运动以 及通过外界影响、例如风引发了由绳索引导的负荷的不同摆动类型的运动。在此，能够引发 负荷的横向摆动运动、即引发线摆类的运动，以及引发围绕其轴线中的一个的旋转振荡，其 中负荷按照转摆类型来运动。其中后面提到的旋转的振荡运动特别地对于围绕主要垂直轴 的负荷的旋转运动有重要意义，这种运动也称为倾斜运动。
[0006] 因为随着负荷的不同振荡运动而出现了风险，必须观察这种运动并且可能的情况 下采取相应措施。由现有技术，预知了不同的方法，利用这些方法能够检测借助起重机要转 运的、绳索引导的负荷的当前摆动角和/或转动角。
[0007] 在此，通常在负荷的当前偏转状态中，作为摆动角测量或检测在至少一个绳索式 的、用于使负荷固定在滑车处的固定件和垂线之间围成的角、或者该角度在由滑车的运动 方向和垂线所张紧的平面中的投影。检测负荷在其围绕其轴线进行旋转运动时相对于零点 位置已经旋转了的角度作为转动角。如果负荷实施了倾斜运动、即实施了围绕其垂直轴的 旋转运动，那么还称为倾斜角。
[0008] 为了检测当前的摆动角或转动角，特别地使用配属于起重机结构的光学检测装 置、例如摄像系统，利用其能够观察负荷的横向和/或旋转的振荡运动。这种摄像系统通常 包括设置在滑车底侧处的摄像机以及定位在负荷上方的、朝向摄像机且对于图像分析所必 需的反射器。通过适当的图像处理方法，由借助摄像机和反射器来生成的影像确定负荷的 当前摆动角和/或转动角。
[0009] 对于用于确定负荷的当前的摆动角和/或转动角的摄像系统传递可靠的测量值 的前提条件是，精细地校正该系统。在此，特别需要，使设置在滑车处的摄像机和设置在负 荷处的反射器精确的彼此相对地朝向。
[0010] 该前提条件在起重机的恶劣运行环境中，通常无法满足或者仅在大量耗费的情况 下得到满足。一方面存在着结构上的限制，这导致了已知的摄像系统必须装配在不符合要 求的位置上，由此例如产生了在摄像机和反射器之间的不期望的偏移。在这种情况下，在测 量负荷的当前位置时，有恒定的偏置（Offset)。此外还能够发生，必须如下地定位摄像机， 使得其以一个角度拍摄负荷、或者设置在负荷顶侧处的反射器。在此对负荷位置的测量还 是包含误差的，其中误差取决于提升高度、即绳索式固定件的当前长度相关，通过该固定件 使负荷固定在滑车处。在所提到的情况中，代替实际摆动角或转动角，检测了含误差的角 度。
[0011] 由现有技术已知了不同的工作方法，以便克服上述问题。一方面，可以校准所使用 的摄像系统。为此，在起动运行的范畴中执行补偿，以便使摄像机的零点位置尽可能地与负 荷的零点位置相一致。这例如能够通过手动校正系统来实现。利用这种校正产生了非常显 著的耗费并且还产生了其他问题，即在起重机的恶劣环境中仅在较短的时间区间内保持校 准不变。
[0012] 另一种可行性在于，放弃测量负荷的绝对位置信息，并且仅确定位置差值。这意 味着，替代位置，特别是代替当前绝对的摆动角或转动角，仅检测通过差值形成获得的角速 度。但是，以这种方式获得的相对信息经常被认为是不充分的。
【发明内容】
[0013] 从现有技术出发，本发明的目的是，提供一种用于确定在起重机上的通过至少一 个绳索式的固定件提起的前述类型负荷的至少一个摆动角和/或转动角的方法，利用该方 法能够可靠地确定由绳索引导的负荷的摆动角和/或转动角。
[0014] 在用于确定在起重机上的通过至少一个绳索式的固定件提起的前述类型负荷的 至少一个摆动角和/或转动角的方法中，该目的由此来实现，
[0015] -设定所检测的摆动角和/或转动角含有通过至少一个光学检测装置来决定的系 统误差，并且
[0016] -求出所检测的摆动角和/或转动角所含有的系统误差值。
[0017] 换句话说，本发明的基础构想在于，由此有针对性地出发，即借助至少一个常用的 光学检测装置检测的负荷当前摆动角度值和/或转动角度值是含有误差的。在此，根据本 发明设定，通过用于角度测量的、其中例如可能涉及摄像系统的装置自身决定了该误差。具 体而言由此出发，即通过至少一个所应用的光学装置的组件的不符合要求的安装位置，特 别是通过摄像机和/或反射器的不符合要求的位置、或者该组件的不符合要求的或含误差 的彼此校正，导致了系统误差，检测到的角度值以该系统误差偏离于实际值。系统误差特别 地涉及偏置、即涉及所测量的角度值相对于实际应检测的角度值的偏移量。
[0018] 从所检测的角度值不是实际值的设定出发，因此根据本发明求出该系统误差的 值。
[0019] 根据本发明，对于所检测的摆动角和/或转动角含有系统误差的设定例如通过使 用数学模型地进行，在数学模型中考虑到了摆动角或转动角可能具有误差。
[0020] 根据本发明的方法能够与下述无关地应用，即负荷的摆动角和/或转动角是否实 际包含或不包含系统误差。对于已经正确地校正了所使用的光学检测装置的情况，例如能 求出零或者低于预设闕值的值以作为系统误差值。因此，还能够应用根据本发明的方法，以 便判断，在起重机上的光学检测装置是否被错误地校正。
[0021] 根据本发明的方法有利实施方式的特征在于，求出无误差的摆动角和/或转动 角。
[0022] 如果根据本发明求出了负荷的摆动角或转动角所包含的系统误差的值，那么所检 测的摆动角或转动角能够清除所求出的系统误差，并且因此能够获得负荷的实际的、无误 差的摆动角或转动角。
[0023] 通过这种根据本发明的误差清除，能够完全放弃对于所使用的至少一种光学装置 的大量花费的手动校正，由此显著地节省了时间并且因此节省了成本。
[0024] 甚至在起重机结构上的至少一个光学检测装置初始化时，能够允许已知的含误差 的装配或校正，因为求出了由此确定的系统测量误差，并且所测量的角度值能够去除该误 差。因此可行的是，光学检测装置还设置在与现有技术不同的位置上、例如更易接触的位置 上，由此同样节省了时间和成本。
[0025]