的操纵可包括吊起货物，这种情况下夹持装置用于附接在货物上和/或堆叠货物，这种情况下通过夹持装置搬运的货物被放置在另一货物的顶部。
[0035]本发明实施例适合用于诸如集装箱的货物的操纵，例如在吊起集装箱时和/或在堆叠集装箱时。应该指出的是，本发明的实施例也可应用于其它货物的操纵，所述其它货物具有一个或多个紧固点以使它们能够被操纵。紧固点可固定地设置在货物中，或它们可由系紧的条带构成，例如用于通过系紧的条带绑扎的板木货物中的条带。
[0036]本发明的一个实施例基于使用飞行时间或ToF摄像机。ToF摄像机是三维(3D)摄像机的一个示例。3D摄像机产生与二维(2D)图像相关的距离信息和2D图像点。2D图像点可被确定为像素，每个像素不仅与光亮度值(I)相关，而且可以与颜色信息(RGB)相关。诸如ToF摄像机的3D摄像机将从摄像机的图像传感器到图像像素中可见的物体测出的距离⑶与2D图像的点关联。下文将充分详细地描述ToF摄像机的工作原理，以使得本发明能够被理解。
[0037]传统电荷耦合器件或CXD摄像机包括通过半导体技术制造并且包含布置在规则光栅(7)(图2)中的光敏光电二极管的光电池。例如现代六百万像素摄像机中的该光栅在最佳状态下可具有高达例如2816行和2112列。一个这样的光敏光电二极管称为像素(13)。当这种光电二极管暴露于典型地被引导通过透镜的光时，光电二极管测量它所接收的光的照射强度(I)。传统CCD摄像机因此测量光栅(7)的每个像素(13)中的光强度。
[0038]典型地，单个光敏二极管看不到颜色，但可以将不同颜色的滤色片放置在光敏二极管上以使得C⑶摄像机也能够测量图像的颜色。滤色片通常为红色、绿色和蓝色(R，G，B) ο总而言之，常规CXD摄像机测量对图像光栅的每个像素(13)测量以下值:(I，R，G，B)，尽管通常由于不必要而从其中省略了颜色信息。
[0039]当今，在越来越多的应用中，CXD单元被互补金属氧化物半导体或CMOS单元取代，CMOS单元的基本操作相似，但光强度的测量，尤其是A/D(模拟-数字)转换，由单元电路自身执行，而在使用CCD单元时，它在单元电路外部被执行。
[0040]飞行时间(ToF)摄像机与传统CCD (和CMOS)摄像机的不同之处在于，当传统摄像机测量来自周边的光时，ToF摄像机独立地产生它所测量的光并且为此通过其自身的光源来照亮物体。除此之外，ToF摄像机测量它所产生的光传播到图像中可见的物体并且在反射之后返回摄像机的图像传感器所花费的时间。ToF摄像机对图像传感器(7)的每个像素
(13)(n，m)分别执行该传播时间的测量。除传统图像，即强度图1 (n，m)和可能的颜色图(R(n，m)，G(n，m)，B(n，m))外，ToF摄像机因此还产生其图像区域(7)的距离图(D(n，m))。
[0041]在本发明的实施例中，传播时间的测量可例如在ToF摄像机中执行，以使得要发射到物体的光通过射频(RF)载波被调制并且将从物体返回的反射光的相位与原始RF载波的相位进行比较，这使得能够确定发射光与反射光之间的相移。可在每个图像像素中独立地确定相移。基于该相移，可以对每个图像像素分别确定光从摄像机到物体并且返回的传播时间。最后，利用已知的光传播速度来计算从物体到每个图像像素的距离(D)。ToF摄像机每秒可执行上述距离测量多达100次。当今，ToF摄像机能够测量典型地远至约6米的距离。应该指出的是，例如通过将像素组的相移平均或通过选择结合在一起的一组像素中的一个像素代表由该像素组形成的区域，也可对一组图像点以上述方式测量距离。
[0042]除距离信息D外，ToF摄像机典型地还测量通常的黑-白或彩色摄像机图像。总而言之，ToF摄像机对图像光栅(7)的每个像素(13)测量以下值:(1，1?，6，8，0)，其中0为从摄像机的图像传感器到图像像素(13)中可见的物体的3D距离。但是，通常，颜色信息由于不必要而被省略。
[0043]ToF摄像机的当前分辨率还是比较适中，典型地是例如320X240像素，但该分辨率已经实现了一些技术应用。对于典型的透镜方案，一个像素的尺寸对应于所测量的物体的约Imm到Icm的尺寸。所述的ToF摄像机特别适合用于移动式作业机器的应用，因为它不包含任何移动的机械部件且因此非常耐用，例如耐受从吊具(2)传来的冲击。
[0044]如本领域的技术人员理解的，根据本发明的方法和设备也可通过利用不同于ToF的技术实现的3D摄像机来实现，该3D摄像机以例如1Hz以上的高频率至少产生与要记录的物体的图像像素有关的距离信息(D)，并且在一些实施例中至少产生与要记录的物体的图像像素有关的强度和距离信息(I，D)。
[0045]适于实现3D摄像机的技术的示例尤其包括全光摄像机和立体摄像机对。在全光摄像机中，特殊的微透镜晶格被安装在图像传感器的前方。全光摄像机使得图像例如能够在期望距离之后聚焦。类似地，可认为该对立体摄像机产生强度和距离信息(I，D)。但是，应该指出的是，由于所需的立体，立体摄像机对的物理尺寸对于在本发明中的使用而言过大，并且为每个图像像素确定距离信息D由于立体匹配算法的有限运算能力而更加不可靠。
[0046]图1示出了将集装箱(Γ )堆叠在下方集装箱⑴的顶部上的门式起重机(14)。典型地，集装箱(I)以很长的多行被储存在门式起重机(14)的腿之间。在集装箱堆叠之间留出了典型地30cm至50cm的间隙。门式起重机(14)通过从门式起重机的挂在吊索(16)上的小车(15)悬挂的特殊吊具(2)来抓取集装箱。通过将吊索(16)缩短或加长，要被搬运的集装箱(Γ )被提升和降下。可通过移动小车(15)或门式起重机(14)或借助于特殊的精确传送机构来使要被搬运的集装箱(Γ )沿水平方向移动，所述精确传送机构可例如借助于拉索(17)来实现。拉索(17)使得被提供侧向力的吊具能够移动和/或使吊具(2)偏转。
[0047]图2示出了 3D摄像机(3)例如飞行时间(ToF)摄像机的图像传感器(7)。该图像传感器包括从要记录的物体接收光的多个像素(13)。图像传感器的像素形成与其对应的摄像机的图像区域。在图像传感器中，由像素接收的射入光被转换成电信号。该电信号可包含与离所记录的物体的距离有关的信息、与测出的光强度有关的信息和颜色信息(例如R，G，B)或上述一者或多者的组合。典型地，各像素在单元(7)上以规则的行和列排列。该3D摄像机为每个单一像素(13)典型地测量以下值:通过与像素对应的光电二极管检测出的光强度(I)，以及在一些情况下还有通过不同滤色片测出的颜色成分(R，G，B) O该3D摄像机还基于由摄像机发射的光的传播时间来为每个单独的图像像素(13)n，m测量图像中可见的物体的3D距离(D)。因此，除传统静态和/或视频图像外，该3D摄像机还借助于其图像传感器⑵来产生距离图D(n，m)。
[0048]在一个实施例中，3D摄像机例如ToF摄像机的图像传感器用于形成距离图。该图像传感器的像素在各自的位置测量距离信息，其中在图像传感器上测出的像素(n，m)形成距离图。该距离图可被存储在存储器中，例如图7的计算机(20)的存储器中。可通过多个3D摄像机来形成多个距离图。距离图可作为静态图像或作为视频图像被存储。
[0049]在图3、4、5、6、7中描述的集装箱的位置在x，y坐标系中示出，其中该坐标系的x轴被置于吊具的宽度方向上，而y轴被置于吊具的纵向上，从而使得集装箱的位置能够作为X轴的值和I轴的值并借助于坐标系的转动例如作为度数被确定。此外，该位置可包括集装箱在z轴方向上的竖直位置，从而使得该旋转能够被确定为绕z轴的旋转。
[0050]图3示出了根据本发明的布置结构，其中3D摄像机(3)被安装在吊具(2)的外角部中。3D摄像机可安装在一个、两个、三个或四个外角部中。更大数量的3D摄像机使得集装箱的操纵更精确并且控制更简单。
[0051]吊具自身通过集装箱的角配件附接在集装箱上。这种情况下，安装在吊具的外角部中的3D摄像机的视野包括要被搬运的集装箱(Γ )的侧面和在阴影区域(11)中示出的集装箱的一角。在从未暴露于3D摄像机(3)的吊具悬挂的集装箱下方留下了区域(9，10)。因此，3D摄像机的图像区域不包含与处于要被搬运的集装箱下方的物体，比方说另一集装箱的顶部，有关的信息。
[0052]在一个实施例中，该3D摄像机在宽度方向(X)和纵向(y)上都被安装在吊具外周的略外侧。合适的安装点例如为外周外侧的5cm至10cm。优选地，该3D摄像机的视野向下指向要被操纵的集装箱。该3D摄像机的安装方向因此在从其接收和递送要附接在吊具上的集装箱的方向上。
[0053]图3示出了这种摄像机传感器(3)在吊具(2)中的安装示例，以及在集装箱(Γ)被堆叠在另一集装箱(I)的顶部上时传感器看到的距离图像(7)。被传感器覆盖的图像区域(4)于是与要被搬运的集装箱(Γ)部分地匹配，因为传感器(3)安装成非常靠近集装箱(Γ )的外角部。这种情况下，摄像机传感器的图像区域的一部分(10)包括要被搬运的集装箱(Γ )。该图像区域包括处于三角形区域(11)内的集装箱(Γ )的侧部的图像点。摄像机传感器为所述图像点中处于该三角形区域内的图像点测量距离值(Dl)，其在集装箱的零位和高度之间变化。类似地，图像区域⑷的保持在要被搬运的集装箱(Γ)下方的阴影区域中的区域(9)完全不能被传感器(3)看到。图像区域(10)的被覆盖的程度根据要被搬运的集装箱(Γ )多高而改变，并且根据要被搬运的集装箱如何安置以悬挂在吊具的扭锁上而稍微改变。从区域(9)的外部，传感器(3)代之以测量自下方集装箱⑴的上表面
(8)起的距离值(D2)，其表示下方集装箱(I)离传感器(3)的距离。从位于图像区域(4，7)的与下方集装箱(I)不交汇但可能在更低的高度与地面或集装箱交汇的外部点(图像区域7的未被包括在区域8或10中的区域)，传感器(3)测量明显高于距离值(D