SE530490C2 - Kalibreringsanordning, metod och system för en containerkran - Google Patents

Description

20 25 30 35 530 490 2 på den mark som kranarna står pà, så att läget för en nedställningsruta för en container kan ändras. Dessutom är en omkalibrering nödvändig när optiska sensorutrustningar eller positionskodningssensorer repareras eller flyttas.

Det uppskattas att det med dagens manuella procedurer kan ta omkring 4-8 timmar per kran att utföra arbete med en lastpositionssensor (load position sensor, LPS), en mål- positionssensor (target position sensor, TPS) samt samkali- brering. Ett LPS-delsystem hittar läget för lasten (con- tainer eller tomt lastok) vid lyftning, hantering, och ett TPS-delsystem hittar läget för en mållandningsplats på en markruta eller på ett fordon såväl som avbildningslägen hos andra containrar, containerstaplar etc i närheten av ett mål. Dessutom kan det, beroende på hur mycket tid som är tillgänglig, läggas ned uppskattningsvis 1-4 timmar pà staplingsprov och parameterfintrimning. Detta är genom- snittliga uppskattningar för ett block med containrar, vilket är ett givet staplingsområde t ex mellan två när- liggande kranar, när blocket har tömts och tagits ur pro- duktion. Om kalibrering skall utföras på en kran i ett block som är i produktion tar det ofta mer tid än detta eftersom proceduren avbryts och måste starta om flera gånger. Dessutom är det av säkerhetsskäl ofta inte tillåtet för en säkerhetsperson att arbeta ensam i ett block med containrar.

Mätfelet kan uppstå ur någon av flera källor såsom: lutning i kranportalsrälsen; kurvor i kranportalsrälsen som orsakar vertikalvridning i kranläget; hjulläge pà kranportalsrälsen som orsakar förskjutningar i trallriktningen; hjulläge på kranportalsrälsen som orsakar vertikalvridning i kranläget; fel i positioneringen av kranportalen (synkroniserings- förskjutning); vriden trallbalksprofil som orsakar fel i mätvinkeln; vertikalvridning av trallplattform pà trall- räls; kalibreringsfel i LPS-systemet; kalibreringsfel i TPS-systemet. 10 15 20 25 30 35 530 490 3 En del fel, sásom TPS-systemkalibreringsfel, tenderar att bli konstanta genom ett givet block med containrar. Andra fel, såsom lutning och riktning av kranportalsrälsen, beror på kranportalsläget och kan sålunda skilja sig från tvärrad (bay) till tvärrad inom ett givet block. Fel i kranportals- lutningen leder även till vridning av trallbalken, vilket resulterar i att felet skiljer sig från en längsrad (row) med containrar till en annan i samma block.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en förbättrad anordning, en förbättrad metod och ett för- bättrat system för automatisk kalibrering av lyftnings- och hanteringssystemen vid en containerkran.

Dessa och andra ändamål uppnås genom en metod och ett sys- tem kännetecknade av de vidhängande oberoende patentkraven.

Fördelaktiga utföringsformer beskrivs i underkraven till ovannämnda oberoende patentkrav.

Enligt en första aspekt av uppfinningen beskrivs en kali- breringsanordning för automatisk kalibrering av en con- tainerkran, varvid nämnda containerkran styrs av ett system som innefattar åtminstone en första sensor och en andra sensor, och varvid anordningen vidare innefattar en kali- breringsutrustning (kalibreringsrigg) anordnad i ett fast läge och innefattande ett flertal markeringar, var och en anordnad vid ett känt och fast läge och avstånd relativt varandra.

Vid en utföringsform av uppfinningen beskrivs en kalibre- ringsanordning för automatisk kalibrering av en container- kran, varvid nämnda anordning innefattar åtminstone en första sensor och en andra sensor, samt en kalibreringsrigg anordnad i ett fast läge och innefattande ett flertal mar- keringar, var en anordnad vid ett känt och fast läge och avstånd relativt varandra, varvid kalibreringsriggen är an- 10 15 20 25 30 35 5313 490 4 ordnad i ett fast läge pà en containergàrd, en fraktgàrd eller vid en hamn.

Vid en utföringsform av uppfinningen beskrivs en kalibre- ringsanordning för automatisk kalibrering av en container- kran, varvid nämnda anordning innefattar åtminstone en första sensor och/eller en andra sensor, samt en kalibre- ringsrigg anordnad i ett fast läge och innefattande ett flertal markeringar, var en anordnad vid ett känt och fast läge och avstànd relativt varandra, varvid kalibrerings- riggen är anordnad med àtminstone två första markeringar innefattande en yta med ett första visuellt utseende.

Vid en annan utföringsform av uppfinningen beskrivs en kalibreringsanordning för automatisk kalibrering av en containerkran, varvid nämnda anordning innefattar åtmin- stone en första sensor och/eller en andra sensor, samt en kalibreringsrigg anordnad i ett fast läge och innefattande ett flertal markeringar, var en anordnad vid ett känt och fast läge och avstànd relativt varandra, varvid de àtmin- stone tvà första markeringarna med det första visuella ut- seendet är aktiva markeringar.

Vid en annan utföringsform av uppfinningen beskrivs en kalibreringsanordning för automatisk kalibrering av en containerkran, varvid nämnda anordning innefattar åtmin- stone en första sensor och/eller en andra sensor, samt en kalibreringsrigg anordnad i ett fast läge och innefattande ett flertal markeringar, var en anordnad vid ett känt och fast läge och avstànd relativt varandra, varvid kalibre- ringsriggen är anordnad med àtminstone tvà andra marke- ringar innefattande en yta med ett andra visuellt utseende.

Vid en annan utföringsform av uppfinningen beskrivs en kalibreringsanordning för automatisk kalibrering av en con- tainerkran, varvid nämnda anordning innefattar àtminstone en första sensor och/eller en andra sensor, samt en kali- breringsrigg anordnad i ett fast läge och innefattande ett 10 15 20 25 30 35 530 490 5 flertal markeringar, var en anordnad vid ett känt och fast läge och avstånd relativt varandra, varvid de åtminstone två andra markeringarna med det andra visuella utseendet är passiva markeringar.

Vid en utföringsform av uppfinningen beskrivs en kalibre- ringsanordning för automatisk kalibrering av en container- kran, varvid nämnda anordning innefattar en kalibrerings- rigg anordnad i ett fast läge och innefattande ett flertal markeringar, var en anordnad vid ett känt och fast läge och avstånd relativt varandra, varvid åtminstone två första eller aktiva markeringar innefattar en ljuskälla från något av gruppen: en IR-laser, synliga spektrumet. en IR-lampa, en lampa inom det Vid en utföringsform av uppfinningen beskrivs en kalibre- ringsanordning för automatisk kalibrering av en container- kran, varvid nämnda anordning innefattar en kalibrerings- rigg anordnad i ett fast läge och innefattande ett flertal markeringar, var en anordnad vid ett känt och fast läge och avstånd relativt varandra, varvid åtminstone två andra eller passiva markeringar innefattar en huvudsakligen pla- nar del begränsad av åtminstone en rak kant, var och en an- ordnad i ett känt och fast läge.

Vid en utföringsform av uppfinningen beskrivs en kalibre- ringsanordning för automatisk kalibrering av en container- kran, varvid nämnda anordning innefattar en kalibrerings- rigg anordnad i ett fast läge och innefattande ett flertal markeringar, var en anordnad vid ett känt och fast läge och avstånd relativt varandra, varvid de åtminstone två första eller aktiva markeringarna är var och en anordnad fästad vid en passiv markering.

Vid en annan utföringsform av uppfinningen beskrivs en kalibreringsanordning för automatisk kalibrering av en containerkran, varvid nämnda anordning innefattar en kali- breringsrigg anordnad i ett fast läge och innefattande ett 10 15 20 25 30 35 530 490 6 flertal markeringar, var och en anordnad vid ett känt och fast läge och avständ relativt varandra, varvid àtminstone tvà första eller aktiva markeringar är anordnade i samma kända och huvudsakligen horisontella plan och àtskilda genom ett känt avstånd och en tredje första eller aktiv markering är anordnad huvudsakligen vertikalt ovanför de första tvà aktiva markeringarna och åtskilda genom ett känt vertikalt avständ.

Vid en utföringsform av uppfinningen beskrivs en kalibre- ringsanordning för automatisk kalibrering av en container- kran, varvid nämnda containerkran styrs av ett system inne- fattande åtminstone en första sensor och/eller en andra sensor, varvid nämnda anordning vidare innefattar en kali- breringsrigg anordnad i ett fast läge och innefattande ett flertal markeringar, var en anordnad vid ett känt och fast läge och avstånd relativt varandra och varvid åtminstone den första sensorn utgör en del av ett lastpositionssystem hos containerkranen och nämnda andra sensor utgör en del av ett màlpositionssystem hos containerkranen.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen beskrivs en metod för automatisk kalibrering av en containerkran, varvid nämnda containerkran styrs av ett system innefattande at- minstone en första sensor och/eller en andra sensor, och genom åtgärderna att flytta kranen till ett läge intill en fast och känd kalibreringsanordning eller -rigg, att ta en bild av ett flertal markeringar med användning av nämnda åtminstone en första sensor, och genom att beräkna en eller flera lägesparametrar för åtminstone en styrmodell för att styra kranen relativt ett läge för en last eller ett mäl- landnings-/lyftläge.

Den huvudsakliga fördelen med den automatiska kalibrerings- anordningen är att kalibrering kan utföras automatiskt med ett minimum av manuellt ingripande. För en grundläggande kalibrering behövs bara en kranförare och ingen markperso- nal. Den automatiska processen är snabbare än de kända ma- 10 15 20 25 30 35 530 490 7 nuella metoderna och sparar mycket värdefull tid. Den tid som tidigare lades ned pä att kalibrera manuellt innebar kostnader för arbetskraft och även produktionsförluster och uppgick uppskattningsvis till 4-8 timar per kran.

Tidigare manuella metoder krävde också - nagot beroende pà hur mycket tid som fanns - uppskattningsvis l-4 timmars arbete med staplingsprov och parameterfinjustering. Det nya kalibreringssystemet tar ca fem till femton minuter beroen- de pà vilka processer som användes för att koppla pà och av kraft till LPS-lastoksmarkeringarna. Dessutom kan tidsbe- sparingspotentialen hos den automatiska kalibreringen at- minstone fördubblas när man tittar pä arbetskostnaderna för kalibrering eftersom underhàllspersonal vanligtvis inte är tillàtna att arbeta ensamma i ett block med containrar.

En annan fördel är att den nya automatiska kalibreringen ger en konsekvent noggrannhet genom hela det givna blocket med containrar och är densama för alla kranar i blocket.

Det beror pä noggrannheten hos referensmarkeringarna och är oberoende av mänsklig yrkesskicklighet och erfarenhet. Den nya metoden kräver ingen speciell skicklighet eller erfa- renhet för att utföra den normala kalibreringen. Det extra manuella arbete som kan koma att behövas under igàngkör- ning eller vid ändring av utrustning begränsas till att mäta trim, list och skewllastokets vridning runt sina tvà horisontella och en vertikal axel] och att mata in dessa resultat i systemet för LPS.

Vid en annan utföringsform av uppfinningen beskrivs ett grafiskt användargränssnitt som används för att utföra delar av metoderna vid uppfinningen och som presenterar mätningarna, parametrarna och valideringarna av de sàlunda bestämda kalibreringarna.

Ett annat ändamäl med föreliggande uppfinning är att till- handahålla en förbättrad datorprogramprodukt och ett dator- läsbart medium som har ett därpà inspelat program för auto- 10 15 20 25 30 35 530 490 8 matisk kalibrering av en containerkran, varvid nämnda con- tainerkran styrs av ett styrsystem innefattande ätminstone en första sensor (LPS) och/eller en andra sensor (TPS) för att bestämma ett läge relativt en fraktcontainer som hante- ras av en kran.

FIGURBESKRIVNING En mer fullständig förståelse för metoden och systemet en- ligt föreliggande uppfinning kan fàs med hänvisning till följande detaljerade beskrivning tillsammans med bifogade ritningar där: Figur 1 visar ett förenklat schematiskt diagram av en kali- breringsrigg för en containerkran enligt en utföringsform av en första aspekt av uppfinningen; Figur 2 och 9 visar förenklade diagram av en layout för containerstaplar och en containerkran vid en godsterminal eller hamn; Figur 3 visar ett förenklat diagram för en standardcontai- ner som visar rörelseaxlar och -riktningar; Figur 4 och 5 visar flödesscheman för en metod för utföran- de av en automatisk kalibrering av containerkranen enligt en utföringsform av en andra aspekt av uppfinningen; Figur 6 visar schematiskt ett gränssnitt presenterat för en operatör för att välja en åtgärd vid den automatiska kali- breringsprocessen enligt en utföringsform av uppfinningen; Figur 7 och 8 visar schematiskt ett eller flera gränssnitt för att presentera metodsteg och annan information som är relevant för en utföringsform av uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 530 490 9 BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Figur l visar ett förenklat diagram för en kalibreringsrigg 1 enligt en utföringsform av en första aspekt av föreligg- ande uppfinning. Riggen visas sedd fràn en vy F framifrån och har markeringar monterade vid tre positioner 2, 3, 4, som är noggrant uppmätta i förväg och läget för varje mar- kering är känt. Var och en av markeringarna i det visade utföringsexemplet innefattar en första markering med ett första visuellt utseende, såsom en aktiv markering 5a-c som företrädesvis är en ljuskälla, och en andra markering inne- fattande ett andra visuellt utseende som företrädesvis är en passiv markering 6a-c. Tvà markeringlägen 2, 3 är anord- nade i huvudsak horisontellt vid ett känt och fast avstånd D fràn varandra. Det tredje läget 4 är anordnat i huvudsak vinkelrätt ovanför mittpunkten 2-3 pà ett huvudsakligen vertikalt avstånd V. En vertikal kontrollanordning 8, sàsom en enkel lodlina eller en sensor som kan avläsa pà avstånd, kan vara monterad för att tillhandahålla en snabbkontroll att riggen är noggrant inställd i vertikal riktning. Marke- ringarna visas ocksa i nedre delen av diagramet i en vy U sedd nedàt fràn ovansidan av riggen. De första eller aktiva markeringarna 5a-c visas med sektionering och är anordnade fästade vid de andra eller passiva markeringarna 6a-c som visas som enkla rektangulära former avgränsade av en eller flera raka kanter i denna utföringsform.

Vid varje markeringsläge 2, 3, 4 är en första eller aktiv markering 5a-c anordnad tillsammans med en andra eller passiv markering 6a-c. De första eller aktiva markeringarna kan vara en ljuskälla av nagon typ, sàsom en IR-diod (infraröd diod) som detekteras under en kalibreringsprocess genom en optisk mottagare eller sensor sàsom en kamera, CCD-kamera eller videokamera hos LPS-systemet. De passiva markeringarna 6a-c innefattande en yta med det andra visu- ella utseendet detekteras av en laserskanner hos TPS-sys- temet pà ytan och/eller en eller fler kanter hos de passiva markeringarna. Den passiva markeringen kan t ex ha en 10 15 20 25 30 35 530 490 10 huvudsakligen rektangulär eller cirkulär etc. planar form.

Genom detta arrangemang av kombinerade màl, den första mar- keringen med ett första visuellt utseende, ring, och den andra markeringen med det andra visuella ut- seende, en passiv markering, anordnade eller fästade till- samans, en aktiv marke- kan de tvà sensorerna hos de tva styrsystemens delsystem registrera och kalibreras genom bàda systemen till samma läge i rumet pà containergàrden.

Figur 9 visar ett fartyg 10 och en STS-kran 9'. Kranen visas ha en kranportal 17 under vilken en tralla ll löper fram och tillbaka i X-riktningen. Denna riktning är ocksa känd som kranportalens riktning. Trallan uppbär ett lastok 12 som haller en container 13. Kranen lyfter containern 13 exempelvis ut fran fartyget 10 och längs med en bana såsom bana P för att sätta ned den pà en container, eller en landningsplats sàsom en markruta, eller pa en lastbil eller annat fordon (icke visat). Kranen 9' löper pà räls under varje uppsättning 15, 16 ben i en riktning in eller ut fràn papperets plan, visad som Y-riktningen. Denna riktning är ocksa känd som trallriktningen. Figur 2 visar också en lay- out för containrar, kranar och containerstaplar vid en godsterminal eller hamn i en vy ovanifràn godsgàrden. Figur 2 visar ett block med containrar 20 och en containerkran 9'. Kranens kranportal 17 visas uppbärande en container 13 (se även containern, lastoket och trallan i figur 9).

Kranen löper pà tvà räler 15r, l6r i Y-riktningen eller kranportalsriktningen. Det rektangulära blocket 20 med staplade containrar och markrutor 25 är en känd men slump- vis vald grupp containerstaplar runt en kran och företrä- desvis mellan tvà kranar. I denna beskrivning kallas grupp- en 20 för ett “block” med containerstaplar och markrutor.

Containrarna kan vara i full storlek såsom 40-fotscontain- rar eller andra storlekar sàsom 20-fotscontainrar 14 anord- nade i markrutor. Blocket indelas ocksa i enskilda led med containrar eller markrutor i X-riktningen, rader 21, som kallas tvär- samt i enskilda led med containrar längs en rikt- ning vinkelrätt däremot, som kallas längsrader 22. 10 15 20 25 30 35 530 490 ll Figur 3 visar tre huvudsakliga ortogonala axlar X, Y, V med avseende pà en container 13 och visar tre tänkta centrum- linjer för containern med avseende pà de ortogonala axlar- na. Figuren visar ocksa i diagramform ett vertikalvrid- ningsfel (skew error) S som en vridning runt en vertikal axel V, ett horisontalvridningsfel (list error) L med vilket en container har en tendens att vrida sig runt sin lànga axel och rotera kring axeln Y, samt ett horisontal- vridningsfel (trim error) T med vilket en av ändarna hos containern runt den lànga axeln hänger lägre än den andra änden, visad som en rotation runt den tänkta mittpunkts- axeln X. Kalibreringsprocessen för TPS och LPS är bàda absoluta (dvs relativt gårdens X-Y-V koordinatsystem) och sålunda är det inget behov för samkalibrering mellan LPS och TPS. Resultatet är hög och konsekvent noggrannhet genom hela containerblocket 20. Eftersom alla kranar i ett block är absolutkalibrerade med användning av sama referenser förbättras deras samstaplingsförmága eftersom ett eventu- ellt mätfel i läget hos referensmàlen kommer att ha samma effekt pà alla kranar.

Med det automatiska kalibreringssystemet finns det inget behov av omfattande, tidsödande staplingsprov med finav- stämning eller fintrimning av förskjutningar och andra jus- teringsparametrar för att fà ett tillfredsställande resul- tat .

Systemet har förmåga att självdiagnostisera statusen (dvs kvaliteten) hos sin uppsättning kalibreringsparametrar, med användning av de kända positionerna hos referensmàlen. En anpassningsalgoritm är tillgänglig för att automatiskt jus- tera parametrar som används av positioneringssystemen för att hantera den eventuella effekten av ändringar i miljön, sasom skiftning av rälsen osv. Detta beskrivs mera utför- ligt nedan.

Automatisk kalibrering av LPS-systemet utförs med använd- ning av tre LPS-referensmarkeringar 5a-c vid noggrant be- 10 15 20 25 30 35 530 450 12 stämda lägen 2, 3, 4 på gården (se figur 1 för markerings- lägen på riggen). En föredragen uppställning av dessa mar- 5c (vid D = ungefär 2 meter från varandra) anordnade med en hög mar- kering 5b placerad ovanför och mellan de nedre (på ungefär- ligen 3,5 meters höjd V). Valet av detaljerade uppställ- ningsmått kan varieras beroende på praktiska frågor och algoritmutförande. Under kalibreringen är det önskvärt och kan vara nödvändigt att kunna slå till och från strömmen till de första eller aktiva referensmarkeringarna Sa-c och keringar är att använda två nedre markeringar 5a, till de befintliga markeringarna (använda av kranstyrsys- temet för att registrera och beräkna lastoksläget) som är monterade på lastoket 12, om nödvändigt. Företrädesvis bör detta strömtill/-frånslag vara kontrollerbart automatiskt från kranen eller på avstånd.

Den automatiska kalibreringen möjliggörs delvis genom ett modellbaserat LPS-system. Under tillverkning kan modellen bestämma läget för lastoksmarkeringarna mycket noggrant.

Dessa lägen används sedan för att bestämma läget för last- oket och bottnen för lasten (containern 13) liksom för trim, list och skew.

Kalibreringsproceduren för kranoperatören består av att pressa en “starta kalibrering”-knapp varefter kranen för- flyttar sig till läget vid referensmarkeringsriggen, last- oksmarkeringarna slås från om nödvändigt och riggmarkering- arna Sa-c slås till (se också Kalibrera LPS-knappen i fig 6). LPS-kameran pà trallan detekterar då riggmarkeringarna, mätningar görs av kameran, modellparametrar beräknas och kranen återgår till blocket efter att ha återställt kraft till lastoksmarkeringarna och slagit på kalibreringsrigg- markeringarna.

Vid igångkörning, eller om någon utrustning (t ex marke- ringsboxar, finns det ett behov att upprätta eller återupprätta förhållandet mellan lastoket och dess markeringar. Detta görs genom att sänka ïR-diod, lastok osv) ändras, 10 15 20 25 30 35 530 490 13 lastoket och mäta dess trim, list och skew (se diagrammet för T, L, S i fig 3). Dessa värden matas in i systemet där de jämförs med motsvarande utdata fràn LPS:en för att skapa kalibreringsvariabler som kompenserar för eventuella skill- nader.

Det är möjligt att lata kranen àtervända till referensrigg- en och làta LPS:en självdiagnostisera sin kalibreringssta- tus. Detta görs genom att utvärdera lägena för referensmar- keringarna vilka bör vara lika med de kända, uppmätta läge- na för referensmarkeringarna.

Den resulterande noggrannheten hos den kalibrerade modellen beror pà noggrannheten hos lägena för de första eller akti- va markeringarna 5a-c. Ett förskjutningsfel i deras läge komer att leda till ett förskjutningsfel i kameramodellen, och ett fel i läget för den övre markeringen 5b kommer att leda till ett motsvarande lutningsfel som är linjärt i höjdled. Alla kranar som använder samma rigg kommer emel- lertid att fà samma förskjutning. Under driften bestäms precisionen hos LPS-systemet genom modellfelen (vilka tro- ligen är mycket smà) och riktigheten i lutningstabellerna (beskrivna mer i detalj nedan) i tillägg till de alltid närvarande, okontrollerbara slumpartade felen (sasom hjul- läge pà rälsen osv).

Figur 4 visar ett flödesschema för en metod att utföra den automatiska kalibreringen pà t ex LPS-systemet med använd- ning av kalibreringsriggen l. Figuren visar blocken: 400 Starta kalibrering - operatören pressar en startknapp (t ex Kalibrera LPS 62, fig 6), 402 Flytta kran till kalibreringsriggläge - kranen flyttas så att hamnar intill kalibreringsriggen, automatiskt, företrädesvis lO 15 20 25 30 35 530 4QÜ 14 406 Slà till markeringarna pà riggen - de aktiva markering- arna Sa-c slås till, 407 Markeringarna pà kranlastoket slàs fràn, om sä är nöd- vändigt, sà att sensorsystemet detekterar kalibreringsrig- gen och inte pàverkas av ljuskällan hos lastoksmarkeringen, 408 Ta bild av riggmarkeringarna i förhållande till trallan med LPS-kameran sä att lägena för de aktiva riggmarkering- arna 5a-c àterfinns och uppmäts, 410 Beräkna läge för riggmarkeringarna i förhållande till trallan; de uppmätta lägena för riggmarkeringarna som tas fràn markeringsbilddata jämförs med lagrade värden för mar- keringslägena, 412 Beräkna/uppdatera parametrar för modellen; efter jäm- förelse kan modellvärdena uppdateras fràn de uppmätta vär- dena om de uppmätta värdena vid kontroll visar sig vara giltiga, 413 Presentera resultaten pà ett grafiskt gränssnitt 60, 70, 80; se t ex detaljerna 86, 86 som visas i fig 8, vilket sedan följs av följande àtgärder: Flytta kranen bort fràn kalibreringsriggen och Slà fràn riggmarkeringarna och slà till lastoksmarke- ringarna (om lastoksmarkeringarna har slagits fràn i 407).

LPS-kalibreringen beräknar läget för lastoket 12 och det verkliga läget för trallans ll hus trallriktningen). (i bade kranportals- och Som vi tidigare konstaterat används TPS- systemet för att detektera läget för ett màllandningsläge (eller lyftläge) för en container 13 liksom till att mäta eller avbilda lägena för andra containerstaplar osv nära det intressanta läget. TPS-kalibreringen använder läget för 10 15 20 25 30 35 530 490 15 trallans ll hus tillsammans med de kända lägena 2, 3, 4 (visade i fig l) pà kalibreringsriggen. TPS:en mäter läget för riggmarkeringarna pà liknande sätt som beskrivits ovan och i förhàllande till fig 4 samt justerar dess kalibre- ringsparametrar tills det med TPS:en uppmätta läget för riggen motsvarar det verkliga läget för kalibreringsriggen och trallhusläget. När mer än en kran är anordnad tillsamm- ans utför bàda kranarna kalibreringar med användning av samma automatiska kalibreringsrigg, vilket säkerställer att bàda kranarna senare kommer att mäta containrarna lika i blocket. TPS-systemet använder emellertid de passiva marke- ringarna 6a-c eftersom det har en annan sensor, företrädes- vis en laserskanner.

TPS-kalibreringen görs direkt efter LPS-kalibreringen. När man trycker pä “starta kalibrering”-knappen kommer styrsys- temet först att göra en LPS-kalibrering (se fig 6). Efter kvittens att LPS-kalibrering utförts framgångsrikt utför sedan styrsystemet TPS-kalibreringen. Resultatet presente- ras i användargränssnittet (se deldisplayer i fig 7-8). En del ytterligare arbete krävs vid igàngkörning eller om ut- rustning ändras (dvs utjämning och vertikalvridningsbestäm- ning av TPS:en).

Figur 5 visar ett flödesschema för en metod att utföra den automatiska kalibreringen pà t ex TPS-systemet med använd- ning av kalibreringsriggen 1. Figuren visar förutom blocken 400-407 vid metoden enligt figur 4 följande block: 508 Ta en bild av riggmarkeringarna i förhållande till trallhuset med TPS-sensorn; sà att markeringarna 6a-c de- tekteras av trallsensorn eller laserskannern, 510 Beräkna riggmarkeringarnas läge i förhållande till trallhuset; pà liknande sätt som i 410 behandlas bilddata för att ta ut ett läge för markeringarna 6a-c, 10 15 20 25 30 35 530 490 16 512 Beräkna/uppdatera parametrar för modellen; de uppmätta lägena valideras och jämförs med lagrade värden och para- metrar uppdateras när så är nödvändigt, 513 Presentera resultaten pà ett grafiskt användargräns- snitt; pà liknande sätt som i exemplen i fig 8.

Ett grafiskt användargränssnitt (graphical user interface, GUI) kan användas för att visa en eller fler av de informa- tioner eller värden som erhållits med hjälp av de ovan be- skrivna systemen och metoderna. Figur 6 visar schematiskt ett förenklat diagram för ett GUI 60 som visar ett gräns- snitt innefattande urvalsmedel för att starta en kalibre- ring eller automatisk kalibrering av LPS - Kalibrera LPS 62 - för att kalibrera en containerlast - Kalibrera last 66 - och för att kalibrera TPS-systemet - Kalibrera TPS 64.

Figur 7 visar ett GUI-gränssnitt 70 som pà ett schematiskt sätt presenterar information som visas under LPS-kalibre- ringsprocessen. Figuren visar information om stegen i pro- cessen, Info om LPS-förlopp 76, vilket kan innefatta sta- tusindikatorer sàsom.kamerakalibrering startad, Kran i kalibreringsläge, Tillslag lastoksmarkeringar 73 (märkt positiv), Riggmarkeringar àterfunna 71 samt Fel. I figuren visar processinformationen att lastoksmarkeringarna fort- farande är tillslagna. LPS-resultat 77 visar information sàsom kamera kalibrerad (indikerat som färdigt), kamerakalibreringen lyckad 76, misslyckad 74.

Sista Sista kamerakalibreringen Figur 8 visar ett liknande gränssnitt 80 som presenterar ett resultat för LPS-modellvalidering 82. Bland den infor- mation som bestäms under kalibreringen och som visas pà denna typ av gränssnitt finns statusindikationer för: Kamerakontroll startad, Kran i kalibreringsläge (indikerad som färdigt), Tillslag lastoksmarkeringar 83, Riggmarke- ringar àterfunna 81 (indikerat som färdigt). Sålunda skulle en operatör första att kranen har flyttats över till riggen 402 i figur 4, lastoksmarkeringarna är frànslagna 407, och 10 15 20 25 30 35 53ü 490 17 att riggmarkeringarna är tillslagna 406 och detekteras.

Figuren visar också resultat fràn en kalibrering som inne- haller jämförbara siffror för mätningar fràn trallan (TPS- systemet) 87 och mätningar fràn kranportalen 86.

Såsom beskrivits ovan används företrädesvis ett lastposi- tionssystem (LPS) för att utifrån tralläget och lastoks- läget bestämma det ögonblickliga läget för en kran i rym- den. Det är emellertid ocksa möjligt att bestämma läget för containern under lastoket med hjälp av externa sensorer.

Dessutom kan data fràn en LPS också kompletteras med data fràn externa sensorer.

Mätsystemet enligt LPS och TPS kan också innefatta anpass- ningsmetoder och algoritmer för att minimera felen. Ett första sätt att minimera fel är att en kran alltid lyfter upp en container vid samma position som den där en annan kran gjorde nedställningen. Dessutom gäller följande inom styrsystemet: - LPS-systemet bör rapportera samma position som när TPS:en mätte containern vid en upplyftning av en con- tainer, och - TPS-systemet bör mäta sà att markmarkeringarna är i nominellt läge. Markmarkeringarna är markeringar som är fastgjorda pa marken och som visar läget för en eller flera markrutor.

Mätningsfel vid hanteringen av containrar kan uppstà ur flera olika källor: a) Lutning i kranportalsrälsen, b) Kurvor i kranportalsrälsen som orsakar vertikal- vridning i kranläget, c) Hjulläge pà kranportalsrälsen som orsakar förskjut- ningar i trallriktningen, d) Hjulläge pá kranportalsrälsen som orsakar vertikal- vridning i kranläget, e) Positioneringsfel i kranportalen (synkroniseringsför- skjutning), 10 15 20 25 30 35 530 490 18 f) Vriden trallbalksprofil som orsakar fel i mätvinkeln, g) Vertikalvridning i trallplattformen pä trallrälsen, h) LPS-kalibreringsfel, i) TPS-kalibreringsfel.

En del fel sàsom (i), TPS-kalibreringsfel, är konstanta genom hela blocket. Andra fel sàsom lutning och riktning i kranportalsrälsen (a) beror pä kranportalsläget längs med rälsen och är sàlunda olika fràn tvärrad till tvärrad. Fel i kranportalslutning vrider också trallbalken, vilket gör sä att felet blir olika fràn en bana till en annan. För att ta hand om de olika typerna av fel görs anpassningen indi- viduellt för varje markruta men även gemensam för aktuell tvärred, aktuell längerad och för hela blocket, avs det finns fyra anpassningar (för markruta 25, tvärrad 21, längsrad 22 och block 20, fig 2).

Det finns fel som är stokastiska sàsom hjulläge pá kran- portalräls. För att minska påverkan av dessa fel pà anpass- ningen används bara en liten del av mätskillnaden (ca 5 %) för justering av systemet. Hur mycket definieras med hjälp av viktfaktorer; viktfaktorerna är individuella för ruta, tvärrad, längsrad och block och även individuella för an- passningen mellan kranar, mellan TPS och LPS och mellan TPS och markmätningar.

Anpassningen mellan LPS/TPS och mellan kranarna kan inte detekteras när lutning i kranportalsrälsen gör så att stap- larna inte uppställs vertikalt. Anpassningen kommer att förmå bäda kranarna att stapla i sama läge, men om en kran har en dàlig okänd lutning kommer bada kranarna att göra en stapel med halva detta lutningsfel. Därför finns det fort- farande ett behov av att mäta lutningen hos kranportalsräl- sen. Lutningen kommer att förinställas till noll i kalibre- ringsriggens läge. Lutningen hos alla andra lägen kommer att bestämmas relativt lutningen av detta läge och värdena kommer att lagras i en lutningstabell. 10 15 20 25 30 35 530 490 19 Behandlingen eller övervakningen av kalibreringsmetoderna kan utföras automatiskt av en eller flera datoriserade pro- cesser utan behov av övervakning av eller åtgärder vidtagna av en operatör. När som helst kan en operatör eller annan behörig person få tillträde till systemet för att presente- ra, se, inspektera eller analysera aktuella data on-line eller off-line, alltefter behov.

Vid en annan utföringsform har de första markeringarna ett första visuellt utseende men är inte aktiva markeringar på så sätt att de är ljuskällor. De första markeringarna kan exempelvis vara högeligen reflekterande för det omgivande naturliga ljuset eller för våglängder förknippade med be- lysning genom lampor pà lastoket (eller trallan) och/eller våglängder som är signifikanta för kamerasensorerna. De an- dra markeringarna är passiva markeringar som har olika vi- suella kännetecken från de första markeringarna. Ytan kan vara icke-reflekterande för särskilda våglängder eller hö- geligen reflekterande för utvalda sådana, men i varje fall skiljer sig de visuella och/eller optiska kännetecknen från de första markeringarnas. I sin enklaste form har de första markeringarna ett första visuellt utseende enligt en första färg och de andra markeringarna har ett andra visuellt ut- seende enligt en andra färg. Med hjälp av det första och andra visuella utseendet framgår det för systemet vilken uppsättning markeringar som detekteras, och/eller fotograferas. registreras Metoderna enligt uppfinningen kan övervakas, styras eller utföras av ett eller flera datorprogram. En eller flera mikroprocessorer (eller processorer eller datorer) inne- fattar en central processtyrningsenhet, CPU, ansluten till eller innefattad i en eller flera av de ovan beskrivna kranstyrningsenheterna, vilka processorer, PLC:er eller datorer utför stegen i metoderna enligt en eller flera aspekter av uppfinningen, såsom beskrivits t ex för drift eller styrning av ett system med två industriella hanterare och två pressar, såsom beskrivits med hänvisning till figur 10 15 20 25 30 35 530 490 20 4. Det är underförstått att datorprogrammen för utförande av metoder enligt uppfinningen även kan köras pà en eller flera generella industrimikroprocessorer eller PLC:er eller datorer i stället för en eller flera specialanpassade dato- rer eller processorer.

Datorprogrammet innefattar datorprogramkodelement eller mjukvarukoddelar som förmår datorn eller processorn att utföra metoderna med hjälp av ekvationer, algoritmer, data, lagrade värden, beräkningar, synkroniseringar och dylikt för de tidigare beskrivna metoderna, och t ex i relation till de i figur 4, 5 visade flödesschemana, och/eller de grafiska användargränssnitten i figur 6, 7, 8. En del av programmet kan lagras i en processor som ovan, men även pà ett ROM-, RAM-, PROM-, EPROM- eller EEPROM-chips eller liknande minnesmedel. Programet, eller delar därav, kan helt eller delvis ocksa lagras lokalt (eller centralt) pà eller i andra lämpliga datorläsbara media sàsom en mag- netskiva, en CD-ROM eller DVD-skiva, en hårddisk, ett mag- netooptiskt minneslagringsmedel, i ett flyktigt minne, i ett flashminne, sàsom fast programvara, eller lagras pà en dataserver. Andra kända och lämpliga media, flyttbara minnesmedia sàsom Sony memory stick W, ett USB- minnesstickkort och andra flyttbara flashminnen, hårddiskar osv kan också användas. Programmet kan även delvis tillhan- dahållas eller uppdateras fràn ett datanät, allmänt nät sàsom Internet. inklusive inbegripet ett Det bör noteras att även om det ovanstàende beskriver exem- plifierande utföringsformer av uppfinningen finns det ett flertal variationer och modifikationer som kan göras av den beskrivna lösningen utan att göra avsteg fràn ramen för föreliggande uppfinning sàsom den anges i vidhängande patentkrav.

Claims (34)

10 15 20 25 30 35 530 490 21 PATENTKRAV

1. Kalibreringsanordning för automatisk kalibrering av en containerkran, varvid nämnda containerkran styrs av ett system innefattande åtminstone en första sensor (LPS) och/eller en andra sensor (TPS), innefattande en kalibre- ringsrigg (1) anordnad i ett fast läge fattande ett flertal markeringar (Sa-c, (2-4) och inne- 6a-C), var och en anordnad vid ett känt och fast läge och avstånd i förhåll- ande till varandra, kännetecknad av att åtminstone två aktiva eller passiva markeringar (Sa, 5c) av en första typ med ett första visuellt utseende är anordnade i samma kända och huvudsakligen horisontella plan och åtskilda av ett känt avstånd (D) och en tredje markering (5b) av första typen är anordnad i huvudsak vertikalt ovanför de två markeringarna och åtskilda av ett känt avstånd (V) och att åtminstone en markering av första typen är anordnad monte- rad på mitten av den övre sidan av en passiv markering av en andra typ med ett andra visuellt utseende.

2. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att kali- breringsriggen är anordnad i ett fast läge på en container- gård, en fraktgárd eller vid en hamn.

3. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att nämnda åtminstone två markeringar (5a-c) av första typen är aktiva markeringar.

4. Anordning enligt patentkrav 1 eller 3, kånnetecknad av kalibreringsriggen är anordnad med åtminstone två markeringar (6a-c) av andra typen innefattande en yta med det andra visuella utseendet.

5. Anordning enligt patentkrav 1, kånnetecknad av att två markeringar (5a-c) av första typen innefattar en ljuskälla från något ur gruppen: IR-laser, IR-lampa, lampa inom det synliga spektrumet. 10 15 20 25 30 35 530 490 22

6. Anordning enligt patentkrav 4, kännetecknad av att åt- minstone två markeringar (6a-c) av andra typen innefattar en i huvudsak planar del begränsad av åtminstone en rak kant, var och en anordnad i ett känt och fast läge.

7. Anordning enligt patentkrav 4, kännetecknad av att planmåtten hos den markeringen (6a-c) av andra typen är i det närmaste i storleksordningen dubbla det aktiva området hos en aktiv markering (Sa-c) av första typen.

8. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att nämnda åtminstone två första markeringar (Sa-C) av första typen är var och en anordnad fäst vid en passiv markering (6a-c) av andra typen.

9. Anordning enligt något av patentkrav 1-8, kânnetecknad av att nämnda åtminstone första sensor är en del av ett lastpositionssystem (LPS) och nämnda andra sensor är en del av ett målpositionssystem (TPS).

10. Metod för automatisk kalibrering av en containerkran, varvid nämnda containerkran styrs av ett system innefatt- ande åtminstone en första sensor (LPS) och/eller en andra sensor (TPS), kånnetecknad av att förflytta kranen (402) till ett läge intill en fast och känd kalibreringsanordning (1), att ta en bild med hjälp av åtminstone den första sensorn (TPS) av ett flertal markeringar (5a-c, 6a-c) där åtminstone två markeringar (5a, Sc) av en första typ med ett första visuellt utseende är anordnade i samma kända och huvudsakligen horisontella plan och åtskilda av ett känt avstånd (D) och en tredje markering (Sb) av första typen är anordnad i huvudsak vertikalt ovanför de två markeringarna av första typen och åtskilda av ett känt avstånd (V) och att åtminstone en markering av första typen är anordnad monterad på mitten av den övre sidan av en passiv markering med ett andra visuellt utseende, flera positionsparametrar för åtminstone en styrmodell för och att beräkna en eller 10 15 20 25 30 35 530 490 23 styrning av kranen relativt ett läge för en last (13) êller ett màllandnings-/lyftningsläge.

11. Metod enligt patentkrav 10, kännetecknad av att kranen manövreras manuellt eller automatiskt till ett läge intill kalibreringsriggen.

12. Metod enligt patentkrav 10 eller 11, kännetecknad av att tända (406) en eller flera aktiva markeringar av första typen med ett första visuellt utseende (5a-C), på kalibre- ringsriggen.

13. Metod enligt patentkrav 10 eller 11, kännetecknad av att slå från (407) markeringarna på lastoket (12).

14. Metod enligt patentkrav 12 eller 13, kännetecknad av att ta en bild av åtminstone tvà markeringar (Sa-C) av första typen som innefattas i nämnda flertal markeringar anordnade pà kalibreringsriggen.

15. Metod enligt patentkrav 10 eller 11, kånnetecknad av att beräkna lägena för LPS-kameran fràn bilden av de åtmin- stone två markeringarna av första typen relativt lastokets (12) läge.

16. Metod enligt patentkrav 10 eller 12, kännetecknad av att läsa in lägena som parametrar i lastpositionsstyrmo- dellen (LPS) hos kranstyrsystemet.

17. Metod enligt patentkrav 10 eller 13, kännetecknad av att kontrollera och bekräfta en acceptabel LPS-kalibrering efter en eller flera steg (408-412- 508-512) i kalibre- ringsmetoden.

18. Metod enligt patentkrav 10 eller 11, kännetecknad av att ta en bild på åtminstone två markeringar av andra typen (6a-C) innefattade i nämnda flertal markeringar med hjälp av den andra sensorn (TPS). 10 15 20 25 30 35 530 490 24

19. Metod enligt patentkrav 15, kännetecknad av att ta en eller flera bilder av markeringar av andra typen (6a-c) med användning av ett avståndsmätande organ eller en laser- skanner.

20. Metod enligt patentkrav 15, kännetecknad av att beräkna lägena för trallhuset (11) relativt de markeringarna av andra typen (6a-c).

21. Metod enligt patentkrav 15, kännetecknad av att läsa in markeringspositionsvärden som parametrar i målpositions- styrmodellen efter kvittens av en acceptabel TPS-kalibre- ring.

22. Metod enligt patentkrav 15, kännetecknad av att först slå från kalibreringsriggen eller aktiva markeringar av första typen (Sa-c) och slå till lastoksmarkeringarna.

23. Metod enligt patentkrav 15, kännetecknad av att tillämpa en anpassning till en LPS-kalibrering med avseende på ett fel.

24. Metod enligt patentkrav 15, kännetecknad av att pàföra ett värde från en lutningstabell på en LPS-kalibrering med avseende pà en kranportalsräls eller ett vridet trallbalks- lutningsfel.

25. Datorprogram för automatisk kalibrering av en contai- nerkran, varvid nämnda containerkran styrs av ett system innefattande åtminstone en första sensor (LPS) och en andra sensor (TPS), innefattande datorkod och/eller datorprogram- varumedel som, förmår datorn när det matas in i en dator, att utföra metoden enligt patentkrav 10-24.

26. Datorläsbart medium innefattande ett datorprogram som när det läses in i en dator eller processor förmår datorn eller processorn att utföra en metod enligt stegen i något av patentkraven 10-24. 10 15 20 25 30 35 530 490 25

27. Styrsystem för containerkran med åtminstone en contai- nerkran, varvid nämnda system innefattar åtminstone en för- sta sensor (LPS) och/eller en andra sensor (TPS) anordnade på nämnda kran, kännetecknat av åtminstone en kalibrerings- rigg (1) anordnad i ett första läge relativt kranen och innefattande ett flertal markeringar (5a-c, 6a-c), var och en anordnad vid ett känt och fast läge och avstånd i för- hållande till varandra och att åtminstone två aktiva eller passiva markeringar (5a, 5c) av en första typ med ett första visuellt utseende är anordnade i samma kända och huvudsakligen horisontella plan och åtskilda av ett känt avstånd (D) och en tredje markering (5b) av första typen är anordnad i huvudsak vertikalt ovanför de två markeringarna av första typen och åtskilda av ett känt avstånd (V) och en markering av första typen är anordnad monterad på mitten av den övre sidan av en passiv markering av en andra typ med ett andra visuellt utseende.

28. System enligt patentkrav 27, kânnetecknat av nämnda flertal markeringar (5a-c, 6a-c) innefattar åtminstone tvá markeringar (6a-c) av andra typen.

29. System enligt patentkrav 27, kännetecknat av att nämnda första sensor (LPS) utgör en del av ett lastpositionssystem och nämnda andra sensor (TPS) utgör en del av ett màlposi- tionssystem.

30. System enligt patentkrav 27, kännetecknat av att det innefattar medel för att beräkna och pàföra en anpassning för fel på en LPS- och/eller TPS-kalibrering.

31. System enligt patentkrav 27, kännetecknat av att det innefattar medel för att hämta och påföra ett lutningsfel på en LPS- och/eller TPS-kalibrering.

32. System enligt patentkrav 27, kännetecknat av att det innefattar åtminstone ett grafiskt användargränssnitt för 10 15 530 490 26 att presentera information genererad genom en automatisk kalibrering och/eller genom manövrering av den automatiska kalibreringsriggen (1).

33. System enligt patentkrav 27, kännetecknat av att det innefattar ett datorprogram för automatisk kalibrering av en containerkran, varvid nämnda containerkran styrs av ett system innefattande åtminstone en första sensor (LPS) och (TPS), torprogramvarumedel som, när det matas in i en dator, mår datorn att utföra metoden enligt patentkrav 10-24. en andra sensor innefattande datorkod och/eller da- för-

34. Användning av ett styrsystem för styrning av åtminstone en containerkran, varvid nämnda system innefattar en första sensor (LPS) och en andra sensor (TPS) anordnade på nämnda kran för kalibrering av åtminstone en containerkran enligt något av patentkrav 27-33.