具有防撞装置的起重机及安装这种防撞装置的方法与流程

本发明涉及一种具有防撞装置的起重机，该防撞装置警告可导致碰撞的起重机运动和/或防止这种可导致碰撞的起重机运动。本发明还涉及一种用于安装起重机的这种防撞装置的方法，该起重机具有能够围绕竖直的起重机轴线旋转的起重臂，该方法确定起重机位置和起重机朝向，特别是确定起重臂朝向。

背景技术：

在诸如旋转塔式起重机等起重机中，出于安全原因，必须防止可能导致碰撞的起重机运动。一方面，在诸如建筑轮廓或建筑外表等固定障碍物的情况下，通常必须限制起重机的工作区域，使得起重臂或挂有负载的起重钩不能移向障碍物。相应的工作区域限制例如可以包括围绕竖直起重机轴线的旋转区域的限制和/或吊运车在特定旋转角度范围内的行进路径的限制，或者其他运动限制。

另一方面，在建筑工地上具有多个起重机的情况下，也有必要根据另一起重机的相应当前位置，可以说是动态地限制起重机的工作区域。在此，不可能对起重机的工作范围进行上述意义上的普遍且固定的限制，因为这将导致多个起重机再无法有效地工作。如果起重机随其起重臂转向另一起重机，只要另一起重机不随其起重臂也转入相应区域，则这本身例如是没有问题的。

为了能够防止这种可导致可能的碰撞的起重机运动，或者至少能够及时警告起重机操作员，防撞装置必须知道相对于潜在障碍物(固定建筑物或移动式起重机的形式)的起重机位置和起重臂朝向或起重机与其起重臂的距离，以便能够中断危险地缩短距离的起重机运动，或者能够提前警告起重机操作员。

例如在文献de2441785a1中说明了这种防撞装置，其将起重臂之间的距离显示为矢量，以检测多个起重机的起重臂之间的距离，并根据矢量之间的差来确定投影到水平面上的起重臂尖端或起重臂部分之间的距离。

此外，在文献ep1894882b1中公开了一种用于起重机的防撞装置，其以类似的方式确定运动矢量，但不将其确定为实际值，而是预先进行估算，以便能够及时干预可导致碰撞的运动。

迄今为止，安装这种起重机的防撞装置相对复杂，并且如果未采取必要的措施，则容易出错。在此，通常借助于激光测量装置来确定起重机之间的距离，更准确地说是确定起重机中心点(例如旋转塔式起重机的塔尖形式)的间距。还必须额外确定起重机相对彼此的朝向，特别是起重臂相对彼此的朝向，这通常是通过将起重机手动地移动到某个相对位置而手动完成的。然后，防撞系统的传感器采用相应的值。总的来说，因此导致相当大的安装工作量。此外，如果没有经验丰富的人员仔细进行测量或手动地确定朝向，可能导致安全相关的错误。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的是提出一种改进的具有防撞装置的起重机以及一种改进的用于安装这种防撞装置的方法，其避免了现有技术的缺点并且以有利的方式进一步发展了现有技术。特别地，应实现起重机的防撞装置的不易出错的且更省时的安装。

根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的方法和根据权利要求7的起重机来实现。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。

因此，借助于卫星导航和额外的朝向传感器系统，为防撞装置自动地提供起重机位置和朝向，以便尽可能避免手动的距离测量。根据本发明，在起重机上设置有卫星导航模块，借助于该卫星导航模块可以自动地确定起重机位置并以全局坐标的形式提供给防撞装置。通过布置在起重机上的朝向传感器系统自动地确定起重机的朝向，并以全局坐标系中的方向的形式提供给防撞装置。位置和朝向数据可以完全自动地提供，并可以直接从防撞装置读取。替代地或补充地，数据也可以在显示器上显示给起重机操作员，以便在通过确认将显示的数据随后半自动地提供给防撞系统之前，使起重机操作员或安装员有机会进行检查，并在必要时进行修正。

原则上能够以不同的方式设计用于确定起重臂的朝向的所述朝向传感器系统。例如，可以将罗盘安装在起重臂上，以便确定其在全局坐标系中的朝向，其中，所述罗盘可以有利地被设计为电气的且/或可以提供反映该朝向的电信号。

然而，在本发明的有利改进示例中，导航模块本身也可以用于确定起重臂的朝向，这初看上去似乎是矛盾的，因为卫星导航模块本身只能确定位置而不是朝向。为了解决该矛盾，在本发明的有利改进示例中，卫星导航模块可以以与起重机旋转轴线间隔开的方式安装在起重机的起重臂或平衡臂或另一起重机元件(例如，其压载物)上，因此当起重机旋转时，所述导航模块围绕起重机旋转轴线行进一个弧线。根据得到的圆形路径和在此得到的位置数据的序列或顺序，朝向传感器系统可以确定圆形路径的中心点，以便从随后已知的旋转点和导航模块的相应当前位置来确定起重臂的朝向。

例如，可以通过采用圆形路径上的最北点来计算朝向，其中，例如，当经过或到达圆形路径上的所述最北点时，可以相应地校准分配给起重机的旋转机构的旋转机构传感器，以便随后始终能根据旋转机构传感器的信号发现起重臂的当前朝向或将其考虑在内。

为了能够根据所述卫星导航模块的圆形路径确定圆形路径中心点并再从中推导出起重机朝向，可以使用本身已知的统计或优化方法。例如，可以借助于最小二乘法来评估表示圆形路径的位置数据并计算圆形路径中心点和相应的起重机朝向。

替代地或补充地，也可以借助于两个以上的卫星导航模块来确定起重机朝向，所述卫星导航模块例如可以彼此间隔开地安装在起重机的起重臂上，或起重机的起重臂和平衡臂上，或起重机旋转轴线以及在起重臂或平衡臂上的与轴线间隔开的位置上。例如，如果将两个卫星导航模块安装在起重臂的尖端和平衡臂的后端，则可以从导航模块的两个基于卫星确定的位置来确定起重机朝向或起重臂朝向，该起重机朝向或起重臂朝向是穿过两个导航模块的两个位置的直线或连接线。

作为通过卫星导航和可选的额外的朝向传感器系统确定起重机位置和朝向的替代或补充，根据本发明的另一方面，通过防撞装置自动地从建筑工地数据模型中以全局坐标的形式提供起重机位置，还可以显著简化防撞系统的安装，其中，例如在部分自动化的工艺流程的意义上，可以在显示器上为起重机操作员或起重机安装员提供来自建筑工地数据模型的所述全局坐标，以便可以进行检查并在必要时进行修改，或可以通过确认防撞装置进行输入。替代地，如果防撞装置例如可以经由数据通信装置与建筑工地主机和/或直接与存储有建筑工地数据模型的服务器进行通信，则也可以完全自动地提供所述数据防撞装置。

在本发明的改进示例中，还可以从所述的建筑工地数据模型中以全局坐标系中的方向指示的形式自动提供起重机朝向，例如以从相应的起重机中心点指向另一起重机的中心点或另一建筑工地点的方向的形式。

即使借助于卫星导航和/或根据建筑工地数据模型以全局坐标的形式确定或提供起重机位置和/或起重机朝向，防撞装置也可以在运行操作期间在局部坐标系中工作。为此，例如可以根据两个或三个起重机的中心点的相应全局坐标来确定它们相对彼此的距离。如果已经以全局坐标系中的方向的形式指定或提供了起重机朝向，则可以相应地校准检测起重机围绕竖直轴线的旋转位置的旋转机构传感器，使得防撞装置随后可以利用来自旋转机构传感器的本地信号进行工作。一旦已经以所述方式提供了所述数据，则防撞装置和/或与其连接的转换模块可以自动进行从全局坐标到相应的起重机距离和/或相应的起重机朝向的相应转换。

如果在安装防撞装置时期望或需要冗余，则能够以不同的方式分别确定或提供起重机位置和/或起重机朝向，例如，不仅通过卫星导航模块确定起重机位置，而且还从建筑工地数据模型提供该起重机位置。替代地或补充地，起重机朝向不仅可以通过电罗盘来确定，而且还可以通过在起重机旋转时由卫星导航模块对起重机位置进行的所述检测来确定。

附图说明

下面将根据优选的示例性实施例和相关附图更详细地说明本发明。

图1示出了旋转塔式起重机形式的起重机的立体图，该起重机设置有用于安装其防撞装置的卫星导航模块，该卫星导航模块以与起重机旋转轴线间隔开的方式安装在平衡臂上。

图2示出了在起重机围绕其竖直的起重机旋转轴线旋转时的卫星导航模块的测量值的视图。

具体实施例

如图1所示，作为旋转塔式起重机1的起重机例如可以被设计为所谓的上旋式起重机的形式，其塔架2承载起重臂3和平衡臂4，该起重臂和平衡臂基本上水平地延伸并且可以围绕竖直塔架轴线5相对于塔架2旋转。然而，代替图1所示的起重机构造，旋转塔式起重机1还可以被设计为下旋式起重机，且/或可以包括可俯仰的尖头起重臂，且/或可以通过拉索固定到塔座或上部结构，其中，起重机也可以被设计为带有可俯仰起重臂的伸缩式起重机或装卸港口起重机。

为了能够使起重臂3旋转，设置有旋转机构6，在所示实施例中，该旋转机构6在起重臂3与塔架2之间设置在塔架2的顶端并可以包括齿圈，由驱动马达7驱动的输出齿轮与该齿圈啮合。

吊运车7能够可移动地安装在所述起重臂3上，其中，所述吊运车7能够通过吊运车驱动器移动。安装有或绑有负载钩8的吊索在所述吊运车7上运行。可以通过提升机构9来降低和升高负载钩8。

所述起重机运动由起重机1的控制装置10控制，该控制装置10控制或监测所述驱动器，特别是控制或监测旋转机构6、吊运车驱动器和提升机构9。

此外，还设置有电子防撞装置11，其可以连接到所述控制装置10，或可以可选地由该控制装置形成，或可以在该控制装置中实施。所述防撞装置11还可以形成上级模块，该上级模块可以与布置在同一建筑工地上的其他起重机的控制装置进行通信。

如果出现或即将发生可导致碰撞的起重机运动，则所述防撞装置11可以干预相应的控制装置10以停止相应的起重机运动，特别是关闭旋转机构6和/或提升机构9和/或吊运车驱动器。替代地或补充地，也可以在显示器上为起重机操作员显示相应的警告信号。

为了安装所述防撞装置11，借助于卫星导航模块12来确定起重机位置，特别是起重机旋转轴线5的位置，该卫星导航模块可以以与所述起重机旋转轴线5间隔开的方式安装在起重臂3或平衡臂4上。

由于卫星导航模块12只能确定全局坐标形式的位置而不能确定朝向，因此在安装防撞系统时，起重机1围绕其竖直起重机旋转轴线5旋转，使得卫星导航模块12沿着围绕起重机旋转轴线5的圆形路径移动。

图2示出了当起重机1围绕起重机旋转轴线5旋转时所测量的位置，并且至少大致产生了卫星导航模块12围绕起重机旋转轴线5的圆形路径。

可以通过确定卫星导航模块12所行进的圆形路径的中心点来确定起重机中心点或起重机旋转轴线5的位置。可以例如通过获取圆的最北点来计算起重机的朝向。除了几何方法之外，还可以使用适用的统计或优化方法作为计算方法，特别是例如最小二乘法。

由此，可以有利地仅通过卫星导航模块12来安装防撞系统，并且尽管进行了自动安装，但可以使所需的硬件最小化。

替代地或补充地，出于冗余的原因，也能够以不同的方式确定起重机位置和朝向。例如，可以使用两个卫星导航模块，这两个卫星导航模块可以彼此间隔开的安装在起重臂3和/或平衡臂4上，且/或既安装在塔架2上也安装在平衡臂4或起重臂3上。

在本发明的有利改进示例中，卫星导航模块12也可以安装在所述吊运车7上，以能够通过沿起重臂3移动吊运车7以及在此测量的位置而以简单的方式确定起重臂3的朝向。为此，关闭旋转机构6并操作吊运车驱动器，使得由卫星导航模块12测量的位置至少大致沿着可通过例如统计评估方法获得的穿过测量点的直线。然后，所述直线对应于起重臂3的朝向。

原则上也可以考虑将卫星接收器12安装在起重机吊钩上并且以相应的方式评估在此测量的位置，以便确定起重机的位置或朝向。

此外，还可以通过在显示器或输入装置上的输入来将起重机位置和/或起重机朝向以全局坐标和/或全局坐标系中的方向的形式提供给防撞装置11，其中，从建筑工地数据模型13提供用于反映起重机位置的所述全局坐标和/或反映起重机朝向的全局方向。所述建筑工地模型13可以例如存储在诸如主机等服务器中，其中，例如可以经由建筑工地主机14和相应的数据连接向防撞系统提供该建筑工地模型。