通过货物操纵设备进行货物操纵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过夹具来进行货物操纵，并且具体涉及通过附接在一个或多个货物紧固点的夹持装置来进行货物操纵。
【背景技术】
[0002]当今，绝大多数国际海运货物是在集装箱中被运输的。此类集装箱是箱式运输单元，其具有标准尺寸，长度为20、40或45英尺。集装箱的宽度为约2.5m，并且大部分典型集装箱的高度为约2.6m和2.9m。
[0003]集装箱设置有标准化的角配件，其使得集装箱能够通过不同集装箱吊运机来吊起和搬运。集装箱吊运机典型地设置有悬挂在吊索或吊链上的吊具，该吊具由伸缩机构根据要被吊起的集装箱的长度(例如20英尺或40英尺的长度)来调节。吊具的角部设置有特殊的可转动扭锁，其使得集装箱能够被夹持。集装箱的角配件设置有标准形状的孔，吊具的扭锁安装在所述孔中。当集装箱吊运机将吊具降下到集装箱的顶部上以使得吊具的全部四个扭锁都被接纳在角配件的孔中时，扭锁随后可转动90度，从而使扭锁锁定在角配件中。集装箱此时可从吊具悬挂被提升到空中。
[0004]集装箱可互相上下堆叠，典型地例如五个集装箱彼此上下堆叠。这使得能够在小的占地面积内(例如在集装箱港口)储存大量集装箱。必须小心地执行集装箱的堆叠，以使得要堆叠的集装箱的底部中的角配件以至少约5cm的精度与设置在下方集装箱的顶部中的角配件对准。否则存在集装箱堆码坍塌的风险。
[0005]用于吊起和堆叠集装箱的典型集装箱吊运机称为门式起重机(图1)，其可在轨道(轨道安装式门式起重机或RMG)或橡胶轮胎(橡胶轮胎式门式起重机或RTG)上移动。当使用门式起重机时，将要储存的集装箱⑴成行(a，b，c，d，e)放置在门式起重机(14)的腿之间，以使得典型地6至8行集装箱并排设置在门式起重机的腿之间，各行典型地包括例如五个互相上下堆叠的集装箱。然后在集装箱和集装箱行之间留出典型地30cm至50cm的间隙，以使集装箱更容易操纵。典型地，在门式起重机的腿之间留出车道(f)以使得要在门式起重机下方吊装的集装箱能够被堆叠成行(a，b, c，d，e)。
[0006]在门式起重机中，吊具(2)借助于悬挂在特制小车(15)上的吊索(16)，所述小车可沿集装箱吊运机的横向被驱动到不同位置，从而使得能够操纵不同行中的集装箱。各行集装箱的长度可高达数百米，即接连几十个20英尺或40英尺的集装箱。船-岸起重机被特别设计用于向/从船提升集装箱。这种情况下，起重机的小车能够沿悬臂桥移动以处于要被操纵的船的上方。
[0007]另一典型集装箱吊运机称为跨运车，其依靠橡胶轮胎上移动并且比门式起重机窄很多。集装箱跨运车可在其腿之间容纳仅一行集装箱，典型地3至4个互相上下堆叠的集装箱。目前，在各行集装箱之间留出高达1.5m的相当大的间隙，以提供用于跨运车的轮胎在各行集装箱之间移动的充足空间。
[0008]集装箱吊运机的吊具(2)通常还设置有特殊的精确传送机构，这种情况下，例如借助于吊具的悬吊系统的拉索(17)或借助于不同液压缸，可以在不必驱动或移动整个小车(15)或集装箱吊运机(14)的情况下控制吊具的水平位置和偏转。该特性旨在使集装箱被更容易和更快地吊起并互相上下堆叠。
[0009]如果吊具的精确传送机构例如通过拉索(17)实现，则拉索的数量典型地为四个，即集装箱的每个角部一个(图7)，然后例如通过电动机在拉索中产生期望力或力差，用以使吊具(2)沿期望方向水平地(x，y)移动或使吊具在期望方向上偏转。跨运车的精确传送机构通常通过不同液压缸来实现。
[0010]当集装箱操纵机器(比方说上述集装箱吊运机)用于操纵集装箱时，操作员在若干作业阶段被要求高精度。这些作业阶段的示例包括夹持集装箱和将一个集装箱堆叠在另一个集装箱的顶部。
[0011]为了吊起集装箱，吊具必须通过利用精确传送机构或通过使小车或集装箱吊运机整体移动成使得当吊具被降下到集装箱的顶部上时吊具的全部四个扭锁被准确地接纳在集装箱的角配件的孔中而被水平地控制成精确地处于要被吊起的集装箱的顶部上。该作业阶段对于集装箱操纵机器的操作员来说是辛苦的。在一些情况下，通过安装在吊具中的机械导引件来促进吊起过程。但是，导引件使在集装箱之间的狭窄间隙中的作业更加困难。
[0012]为了将集装箱互相上下堆叠，吊具和自其悬挂的集装箱必须通过利用精确传送机构或通过使小车或集装箱吊运机整体移动以使得当上方集装箱被一直降下到下方集装箱上时上方集装箱的底部中的角配件尽可能准确地与下方集装箱的角配件对齐而被准确地控制成处于下方集装箱的顶部上。争取达到典型地约3cm的堆叠精度。如本领域的技术人员理解的，该作业阶段要求集装箱操纵机器的操作员的比吊起集装箱更多的时间和更高的精度，因为此时该集装箱在下方集装箱的顶部上的对齐无法例如通过诸如上述导引件的简单机械导引件来促进。
[0013]集装箱吊运机的操作日益变得越来越自动化，以使得借助于例如计算机控制来使集装箱吊运机的操作员的工作更快和更轻松。当进一步进行自动化时，甚至可以免去集装箱操纵机器的操作员，这种情况下集装箱操纵机器通过远程控制来操作和/或由计算机完全独立地控制。通常还可以以灵活方式来执行作业阶段，以使得如果在某种情况下自动作业阶段失效，则远程控制操作员随后可通过远程控制来例外地执行该作业阶段。例如，在这种状况下，所使用的技术可以灵活地适应辅助操作员的功能和由计算机控制的自动功能两者。
[0014]现有技术中已知的辅助操作员夹持集装箱的方案利用电荷耦合器件或CCD摄像机，其安装在吊具中并向下定向以用于传输使得操作员能够将吊具在集装箱顶部上对齐的视频影像。但是，该方法不适于使操作自动化，因为可实现从摄像机影像监控集装箱的位置的图像处理算法在不同气候和光照条件下不可靠地工作。该方法不适于堆叠集装箱，因为在堆叠集装箱时，摄像机传感器离下方集装箱相当远(3m)，此外，上方集装箱挡住了操作员的大部分或全部视线。此外，上方集装箱在下方集装箱上投下阴影，从而使集装箱之间的间隙非常暗。这种情况下，很难在视频影像中辨别下方集装箱。
【发明内容】
[0015]因此，本发明的一个目的是提供一种方法和一种实施该方法以使得能够解决上述问题的设备。本发明的目的通过特征在于独立权利要求所述内容的方法、布置结构和计算机程序产品来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求中被公开。
[0016]根据一个方面，提供一种用于通过货物操纵设备来操纵货物的方法，所述货物操纵设备包括用于夹持货物的至少一个紧固点的夹持装置，该方法包括在夹持装置中确定距离图，在该距离图的区域内体现了夹持装置所附接到的和/或另一货物所堆叠到的货物的区域的一部分以及货物的周边。
[0017]根据另一方面，提供了一种布置结构，其包括用于执行根据任意方面的方法的装置。
[0018]根据另一方面，提供了一种计算机程序产品，其包括用于在被下载到一设备(例如货物操纵设备)中时使该设备执行根据任意方面的方法的程序指令。
[0019]根据另一方面，提供了一种用于更新货物操纵设备的方法，其中，根据一个方面的布置结构或根据一个方面的计算机程序产品被安装在货物操纵设备上。本发明基于的思想是形成要被操纵的货物的一部分的距离图，对该货物的一部分进行附接或另一货物被堆叠在该货物的一部分的顶部。该距离图确定具有距离值的多个图点。优选地，距离包括在货物的一个移动方向、例如在竖直方向上的距离，其使得能够基于例如在竖直方向上和/或在可垂直于竖直方向的其它移动方向上的距离图来控制货物。此外，该距离图可确定要被搬运的货物的区域，从而使得能够通过监控该距离图的处于要被搬运的货物之外的区域来移动要被搬运的货物。
[0020]根据本发明的方法和布置结构的一个优点在于可以准确地监控要被操纵的货物的相关部分。此外，该监控可由人或计算机容易和灵活地执行。当要监控的区域仅限于要被操纵的货物的一部分时，可保持监控信息的处理简单，这种情况下也可保持监控误差量小。更多优点和/或益处在以下描述中被公开，其中更详细地描述了不同实施例。
【附图说明】
[0021]现在结合优选实施例并参考附图更详细地描述本发明，在附图中:
[0022]图1示出了将集装箱堆叠在下方集装箱的顶部的门式起重机；
[0023]图2示出了 3D摄像机的图像传感器；
[0024]图3示出了根据本发明的布置结构；
[0025]图4示出了根据本发明的布置结构及其在货物被吊起时的操作；
[0026]图5示出了根据本发明的布置结构及其紧在货物被附接在夹持器上之后的操作；
[0027]图6示出了根据本发明的布置结构及其在货物被堆叠时的操作；
[0028]图7示出了基于距离图的区域来实现吊具(2)的自动控制的方式；
[0029]图8示出了根据一个实施例的堆叠货物的方法；
[0030]图9示出了根据一个实施例的当货物基于在起重机的坐标系和吊具的坐标系中测出的距离图而被控制时操纵货物的方法；以及
[0031]图10示出了用于实现本发明实施例的装置的设备。
【具体实施方式】
[0032]一个实施例基于确定距离图。该距离图包括二维(2D)平面中的多个位置点，和与位置点相关的距离信息。该2D平面可例如基于由货物夹持装置使用的坐标系来确定。该坐标系可以是例如具有X轴和I轴的笛卡尔坐标系，从而使该2D平面能够作为由X轴和y轴确定的平面被确立。在这种情况下，可借助于坐标系(x，y)的值在该2D平面中确定位置点。
[0033]优选地，该距离信息包括与在基本垂直于该2D平面的方向上的距离有关的信息。当该2D平面由笛卡尔坐标系的X轴和I轴确定时，该距离信息可包括同一坐标系的z轴的值。
[0034]在本发明实施例中，通过用于附接在货物上的夹持装置来操纵货物。这种夹持装置的示例包括吊具和/或吊钩。货物