通过负载处理装备的负载运输的制作方法

本发明涉及通过负载处理装备来运输负载，尤其涉及与运输负载相关的负载处理装备中的测量。

背景技术：

今天，绝大多数国际海运以集装箱运输。集装箱是具有标准尺寸(长度为20、40或45英尺)的箱状运输单元。一个集装箱的宽度大约为2.5米，并且最典型的集装箱高度大约为2.6米和2.9米。

集装箱在国家和大陆之间的陆地和海上运输中使用。集装箱尺寸是标准化的，由此更容易由各种交通工具处理它们。在港口，集装箱由起重机处理，该起重机诸如龙门起重机。在港口区域内，集装箱从一个地方移动到另一个地方或者从一个交通工具移动到另一个交通工具，例如从船到港口区域，以及从港口区域到在港口区域内部或外部交通中使用的交通工具。在港口区域的内部和外部交通中使用的交通工具包括例如卡车、客车厢和火车车厢。在港口区域的内部交通中使用的车厢可以是高度自动化的。

集装箱设有标准化的角部铸件，使得集装箱能够由不同的集装箱起重机提升和搬运(carry)。集装箱起重机通常设有悬挂在吊起绳索或链条上的吊具(spreader)，该吊具由伸缩机构根据待拾取的集装箱的长度来调节，例如至20或40英尺的长度。吊具的角部设有特殊的可转动扭锁，使得集装箱能够被抓握。容器的角部铸件设有标准形状的孔，其中安装有吊具的扭锁。当集装箱起重机将吊具降低到集装箱顶部使得吊具的所有四个扭锁都被接纳在角部铸件的孔中时，扭锁随后可以被转动90度，从而使扭锁锁进角部铸件。然后集装箱可以被提升到空中，悬挂在吊具下面。

集装箱可以堆叠在彼此的顶部，通常例如彼此叠置的五个集装箱。这使得能够将大量集装箱存储在小区域内，诸如在集装箱港口中。集装箱的堆叠必须小心地进行，使得待堆叠的集装箱的底部的角部铸件与下方集装箱的顶部的角部铸件以至少大约5cm的精度对准。否则，存在集装箱堆叠倒塌的风险。

用于拾取和堆放集装箱的典型集装箱起重机被称为龙门起重机(gantry crane)，它可以在轨道上(RMG，轨道式安装龙门起重机)或橡胶轮胎上(RTG，橡胶轮胎龙门起重机)移动。当使用龙门起重机时，在龙门起重机的腿之间处理集装箱。通常，在龙门起重机的腿之间留有车道，以使得集装箱能够在龙门起重机下方沿着其被驱动，以被堆叠成行或被移动到另一交通工具。

激光扫描器可以安装在港口区域中的固定柱子上，以便于处理集装箱。从激光扫描器获得的位置数据在连接到柱子的坐标系中呈现。但是，用于控制起重机的坐标系通常是与位于柱子上的激光扫描器的坐标系不同的坐标系。因此，在处理集装箱时利用来自激光扫描器的位置数据需要匹配多个坐标系。为了匹配，从不同坐标系获得的测量结果必须相对于彼此进行校准。但是，校准可能会导致误差，这使集装箱处理的准确性恶化。如果固定地连接到地理坐标系的激光扫描器被若干起重机使用，则在实践中，应当以给定的精度给予所有起重机类似的起重机坐标系。例如，在橡胶轮胎起重机中，改变的轮胎压力构成一个可能的时变误差。集装箱处理中的精度误差可能导致集装箱处理中的控制误差并对人员和设备造成危险。

校准可能必须重新进行或至少以均匀的间隔检查，例如与维护操作或装设相结合，于是起重机不能被使用。这导致起重机操作的效率降低，这会影响在相同区域(诸如在港口)中操作的起重机以及整个港口区域中的操作效率。

技术实现要素：

独立权利要求定义了根据本发明的负载处理装备、方法和计算机程序产品，其特征在于独立权利要求中公开的内容。本发明的优选实施例在从属权利要求和具体实施方式中公开。

一些实施例允许负载以这样一种方式在负载处理装备的运输装置和目的地之间移动，使得可以避免出现移动负载时的多个不同坐标系或者它们的数量可以减少。

在实践中，在起重机中使用一个坐标系使得地理坐标系不相关。另外，当在同一车道上使用多个起重机时，它们的坐标系统不必以相同的方式校准。

使用一个坐标系还便于装备供应商在设计和启动时的工作，因为整个系统可以由一个设计者从一开始就控制。在装备供应之后，这个优点可以由负责系统维护的人员利用。

以比以前更直接的方式实现维护的可能性表明港口作业的更高利用程度。

附图说明

现在结合优选实施例并参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出了根据实施例的负载处理装备的例子；

图2和3示出了根据一些实施例的安装在负载处理装备上的激光扫描器的例子；

图4a和4b示出了根据一些实施例的安装在负载处理装备上并朝向用于负载处理装备的行车道(traffic lane)的激光扫描器的例子；

图5示出了根据实施例的用于负载处理装备的装备的例子；

图6示出了根据实施例的负载处理中操作的例子；

图7示出了根据实施例在负载处理装备中控制激光扫描器的例子；

图8示出了根据实施例在负载处理装备中利用激光扫描器用于交通工具的访问控制；及

图9a、9b、9c、9d和9e示出了在用于负载处理装备的行车道上控制激光扫描器的扇(fan)的例子。

具体实施方式

图1示出了根据实施例的负载处理装备的例子。负载处理装备100包括垂直支撑结构101a、101b，在它们之间安装有沿着垂直支撑结构之间的水平支撑结构103移动的运输装置106、108，以相对于支撑结构101a、101b、103移动负载102、104。负载可以在偏离至少一个支撑结构的方向的方向上移动。因此，相对于水平和垂直支撑结构，负载可以在水平或垂直方向上移动或在水平和垂直方向上都移动。

负载处理装备还包括能够生成距离测量数据的距离测量设备116。距离测量数据可以是三维(3D)、二维(2D)或者3D和2D距离测量数据都有。在距离测量设备发送测量信号的方向上生成距离测量数据。这些方向构成被称为扇(fan)的距离测量设备的测量方向。在扇中，测量方向打开处于扩展角度，借此可以在位于扩展角度内的方向上测量距离。测量方向位于同一平面上，借此到位于扇中的物体的距离可以被对齐。测量信号可以是光，诸如激光、红外光或其它光波长。应当指出，光可以是可见光或人眼不可见的光。另一方面，测量信号可以是射频信号，例如超高频(UHF)无线电信号。

在实施例中，距离测量设备可以是光学距离测量设备或飞行时间相机(TOF相机)、立体相机、反射镜布置、计算机视觉布置、模式识别布置或光幕布置。光学距离测量设备例如可以是激光扫描器。由激光扫描器以扫描器的扩展角度发射激光，该扩展角度可以是例如180度。扩展角度决定激光扫描器扇的宽度。激光扫描器的范围通常大于20m，但是该范围也可以大于100m，这取决于激光扫描器模型。光学距离测量设备可以使用除激光之外的光学信号。所使用的光的波长可以是例如红外光的波长。

在下文中，参考激光扫描器描述实施例，但是代替激光扫描器，也可以使用其它距离测量设备。

由扇获得的距离测量数据是二维的，使得距离测量数据包括为每个测量方向获得的距离数据，即，轮廓(profile)。通过转动扇的方向，可以以这样一种方式获得三维距离测量数据，使得对于每个扇位置存在单独的轮廓。

当通过激光扫描器测量距离时，由激光扫描器发射的激光在发射方向上从物体反射，借此可以基于发射的光束和反射的光束来确定到物体的距离，例如通过确定激光束的传播时间。激光束作为扇发射，其测量方向通过度来确定。因此，激光扫描器给出针对激光束的每个发射方向到位于该发射方向中的物体的距离。距离的确定可以在激光扫描器中或者在连接到激光扫描器并从激光扫描器接收距离测量数据的单独设备中执行。因此，距离测量数据可以包括距离或例如关于激光束传播时间的时间数据。

激光扫描器安装在至少一个支撑结构上，诸如在水平支撑结构中或垂直支撑结构中。激光扫描器以这样一种方式安装在支撑结构上，使得激光扫描器可以生成关于以下物体当中至少两个物体相对于其安装位置的距离测量数据，其中所述物体包括：位于负载处理装备下方或侧面的交通工具、交通工具的门、人、负载、反射器和用于移动负载的运输装置。

以这种方式，变得有可能在激光扫描器的坐标系中获得由激光扫描器生成的关于位于负载处理装备下方的物体的测量数据，而无需坐标系之间的任何坐标系变换和/或校准。关于物体(诸如人和/或交通工具的门)的数据可以被用来提高负载处理的安全性。

利用负载处理装备(诸如起重机)对集装箱的放置和精确定位通常被执行，使得起重机驾驶员控制该过程，但是定位的准确性取决于驾驶员的技能。在负载处理装备上并且与负载处理装备的控制系统相结合地安装距离测量设备，诸如光学距离测量设备，例如激光扫描器，可以帮助驾驶员安全和高效地控制集装箱。

负载处理装备的垂直支撑结构充当负载处理装备的腿。水平支撑结构充当垂直支撑结构之间的负载处理装备的桥。桥可以在负载处理区域上方的负载处理中使用，例如用于拾取负载或者将它们降低到腿之间的不同位置。负载处理装备的垂直支撑结构和水平支撑结构可以包括水平的、垂直的或对角线的内部支撑结构。内部支撑结构的例子包括引桥、栏杆和桁架(girder)。

关于校准工作，优选的是存在与距离测量设备(诸如激光扫描器)相关连的维护平台，并且维护平台上的人可以和移动的起重机一起在测量设备附近。因此，维护平台优选地与距离测量设备的安装位置相关地定位。维护平台还可以设有用于服务PC和显示器的空间以及到测量设备的总线和起重机的控制系统的连接，在这种情况下，执行校准的人可以同时从测量设备的角度监视所有相关方面：交通工具、起重机的移动、负载和测量数据。同时，有可能执行用于安装或设置测量设备本身的一些控制动作。因此，例如，如果有可能也在起重机控制室外部显示测量数据，则可以避免为工作预留第二人和布置通信总线。引桥可以充当维护平台。距离测量设备可以安装在梁或栏杆上，在这种情况下，维护平台上的人员可以从维护平台到达距离测量设备。

距离测量设备可以与防风雨罩(weather guard)相关连地定位。防风雨罩可以位于负载处理装备的支撑结构中，或者防风雨罩可以紧固到测量设备。防风雨罩保护设备免受雨水、风暴、阳光和花粉。防风雨罩包括专门用于测量设备在测量方向上所需的光束的开口。维护平台也可以由防风雨罩保护，其优选地可以是简单的防雨罩。

在实施例中，图1的负载处理装备可以是龙门起重机，诸如橡胶轮胎龙门起重机RTG或轨道式安装的龙门起重机RMG。由激光扫描器生成的测量数据使得负载处理装备(诸如布置成从地面、从负载堆或从交通工具拾取负载和/或将负载降低到地面、负载堆或交通工具的龙门起重机)能够进行准确的负载处理。

在负载处理装备中，负载处理发生在位于水平支撑结构下方和垂直支撑结构之间的负载处理区域中，通常在地面132上。另一方面，负载处理装备可以至少部分地延伸在水上方。负载处理区域可以包括交通工具可以被驾驶到其的一条或多条行车道130a、130b。行车道可以在负载处理装备下面，并且负载处理装备可以允许交通工具经由行车道被驾驶通过负载处理装备。交通工具可以在装载期间停在行车道上，由此交通工具被卸载。在负载处理区域中，还可以存在一个或多个负载堆叠，每个负载堆叠可以包括一件或多件负载104。另一方面，应当指出，如果负载是由负载处理装备直接在两辆交通工具之间移动，则负载堆叠不是必需的。负载运输装置可以包括滑车108和吊具(spreader)106，如在龙门起重机中通常的那样。负载通过吊具被紧固到运输装置。由吊具处理的负载通常是集装箱，吊具通过对应于集装箱的角部铸件的锁定机构紧固到该集装箱。

负载的运动方向可以包括水平和/或垂直运动。垂直运动可以通过提升和降低吊具的提升设备生成。水平运动可以通过滑车沿其移动的轨道生成。对于每个运动方向可以有单独的马达。负载可以通过绳索110、112连接到提升设备，以垂直移动负载。停留绳索112可以被用于提升设备和负载之间的连接，以通过以期望的方式从垂直方向偏转吊具106来实现负载的精细传送。垂直方向可以被确定为在地球重力的方向上，在这种情况下，水平方向基本上垂直于地球重力的方向。应当指出，在本实施例中，取决于负载处理装备及其操作目的，方向也可以被选择为相对于地球重力斜的。

激光扫描器扇优选地被指向行车道，借此激光扫描器可以被用于测量离行车道的距离以及与可能到达或已经停在那里的交通工具114的距离。交通工具可以在行车道上在负载处理装备下面被驾驶。激光扫描器扇以这样一种方式朝向行车道的向前(onward)方向，使得激光扫描器可以被用于测量在行车道和/或交通工具的纵向方向上的距离。因此，激光扫描器扇在目标针对行车道上行车道的向前方向和/或交通工具中的点的方向打开。因此，扇宽度平行于行车道的向前方向。在激光扫描器中或与激光扫描器相关，可以存在马达，并且控制这个马达允许扇绕平行于行车的向前方向的轴线转动。以这种方式，激光扫描器扇可以被指向不同的行车道130a、130b、运输装置106和/或负载102。在图1中，扇的不同朝向由方向118a和118b示出。扇的转动优选地由伺服马达来实现。

图2和3示出了根据一些实施例的安装在负载处理装备200、300上的激光扫描器的例子。对象“A”示出了负载处理装备的侧视图。对象“B”示出了负载处理装备的前视图。图中所示的负载处理装备可以是在图1的上下文中描述的负载处理装备。在图2和3中，激光扫描器216、316安装在用于负载处理装备的支撑结构217、317上。支撑结构可以包括一个或多个垂直和水平支撑结构。支撑结构可以是实际的负载承载结构或者支撑例如线缆或其它仪器的结构。在图2中，激光扫描器216安装在负载处理装备的垂直支撑结构中的梁上。在图3中，激光扫描器316安装在负载处理装备的水平支撑结构中的梁317上。优选地，激光扫描器安装在位于交通工具上方的高度处，例如4.5m的高度处。

垂直支撑结构充当负载处理装备的腿，借此负载处理通过腿抵靠地面被支撑。水平支撑结构可以充当垂直支撑结构之间的桥，借此可以在负载处理装备的负载处理区域(例如在行车道上)处理负载，例如拾取或降低负载。垂直支撑结构和/或水平支撑结构可以包括内部支撑结构，诸如通道，激光扫描器可以被紧固到那里。

在图2和3中，激光扫描器被指向负载处理区域。负载处理区域包括行车道214、314，在那里交通工具可以停留一段时间(负载处理的持续时间)，例如装载交通工具或卸载交通工具的持续时间。

在图2中，激光扫描器扇被指向要利用负载处理装备进行处理的负载202。优选地，扇被指向负载的侧面，这允许测量负载长度。负载可以例如从行车道上的交通工具提升或者降低到行车道上的交通工具。在图3中，激光扫描器扇被指向位于待处理的负载302上的反射器(reflector)303。反射器可以定位在例如运输装置中，诸如吊具。以这种方式，可以用激光扫描器跟随负载，而不管负载的侧面的可见性。反射器优选地是杆状的并且安装成在垂直方向向上延伸，这允许它们在负载上方和从它们的垂直侧被观察到。

参考图1的对象，在一个实施例中，杆状反射器可以以这样一种方式位于吊具106中，使得当吊具通过提升设备朝滑车向上被提升时，它们的垂直部分重叠或者经过滑车，借此，即使吊具被提升，也不会与滑车发生碰撞。关于空间的使用，这是有可能的，因为负载处理装备上方的空间通常可以自由使用。该解决方案还允许在吊具可以升高到最高可能位置时提升最大可能数量的集装箱，该最高可能位置例如与没有所述具有杆状反射器的解决方案相比高至少一个集装箱，在那种方案中它们可以经过滑车。

当负载被移动时，激光扫描器扇218、318可以跟随待处理的负载。因此，扇绕平行于行车道的向前方向的轴线转动。在图2和3中通过双头箭头示出了扇的转动。

图4a和4b示出了根据一些实施例的安装在负载处理装备上并且被指向用于负载处理装备的行车道432的激光扫描器416、417的例子。激光扫描器扇在行车道的向前方向上打开。图中所示的负载处理装备可以是在图1的上下文中描述的负载处理装备。激光扫描器可以以图2和3中所示的方式安装在负载处理装备上。在行车道上，可以存在交通工具414，诸如拖车、卡车或另一交通工具，通过其可以运输诸如集装箱的负载。交通工具可以包括以这样一种方式布置在负载中的紧固点处的紧固点422，使得负载可以通过紧固点紧固到交通工具。交通工具中的紧固点可以是销，在这种情况下，负载中的对应紧固点具有适当的形状，以在其中容纳销。集装箱具有与交通工具的销匹配的标准化紧固点。

在图4a和4b中，激光扫描器416的扇以这样一种方式打开，使得扇至少延伸到交通工具的整个长度。优选地，扇至少延伸到在行车道的向前方向上交通工具的紧固点的长度，借此激光扫描器可以被用于测量离紧固点的距离。优选地，扇在其两端比交通工具更长地延伸，在这种情况下，交通工具的两端的位置可以根据利用激光扫描器的距离测量结果被测量到。扇宽度可以超过交通工具长度例如0.5m。应当指出，也可以通过以相同方式被指向的若干激光扫描器来实现激光扫描器416，在这种情况下，激光扫描器扇在向前方向上被指向行车道，基本上在向前方向上对准。因此，交通工具的每个端部可以由单独的激光扫描器测量，并且由所有扫描器的扇形成的扇在行车道的向前方向上打开至少为交通工具的长度并且可以超过交通工具的长度的长度，如在一个激光扫描器的情况下。紧固点也可以由若干激光扫描器以这样一种方式测量，使得位于交通工具的不同端部的紧固点由单独的激光扫描器测量。

在图4b中，负载处理装备包括被指向交通工具的门421的激光扫描器417。被指向门的激光扫描器扇419也可以被指向行车道的向前方向。被指向门的激光扫描器扇的宽度可以小于交通工具长度，例如与门一样长或者比门稍长，例如长0.5m。这允许由激光扫描器测量交通工具的门，并且在负载被处理时在门打开时获得数据。在装载区域中，特别重要的目的是确保没有人在该区域中移动。典型的危险情况是由交通工具的驾驶员打开交通工具的门和下车引起的。被指向交通工具的门的扇使得能够观察到门的打开并避免发生危险情况。

在实施例中，若干激光扫描器可以安装在负载处理装备上，如由图4b的对象416和417所示。激光扫描器可以安装在负载处理装备中的不同位置，如由图2、3和4b中所示的位置示出的。位置可以在负载处理装备的不同支撑结构中，诸如在垂直或水平支撑结构中，或者激光扫描器可以位于相同的支撑结构中。相同支撑结构中的激光扫描器可以定位在负载处理装备的向前方向上的不同位置和/或在负载处理装备的垂直方向上的不同位置。若干激光扫描器使得能够利用位于不同位置的激光扫描器同时测量交通工具，借此位于负载处理装备下方或侧面的交通工具、交通工具的门、人、负载和/或运输装置可以由若干距离测量设备同时测量和由位于不同位置的距离测量设备测量。

图5示出了根据实施例的用于负载处理装备的设备500的例子。该装备可以被用于在负载处理装备中执行根据实施例的操作。负载处理装备可以是图1的负载处理装备。该装备包括处理单元“PU”504，其具有用于将处理单元连接到激光扫描器“激光”502、连接到用于负载处理装备的控制系统“Drv Cntl”508、连接到用于负载处理装备的定位系统“Drv Pos”506以及连接到用于行车道的控制系统“Traffic Lane Cntl”510的接口。该装备还可以包括经由接口进行连接的设备和/或系统。因此，在图中连接到处理单元的对象可以示出接口，或连接到处理单元的设备和系统。设备之间的连接可以通过有线或无线数据通信连接，例如通过以太网、Profinet或基于IEEE 802.11的无线局域网。装备和/或其部分包含其中可以存储程序代码的存储器，并且执行这种程序代码允许执行根据一些实施例的操作。

处理单元可以包含多个寄存器、算术逻辑单元和控制单元。控制单元由从存储器发送到处理单元的一系列程序命令控制。控制单元可以包含用于基本操作的众多微指令。微指令的实现可以取决于处理单元的实现而变化。程序命令可以通过编程语言来编码，编程语言可以是高级编程语言(诸如C、Java等)或低级编程语言(诸如机器语言或汇编语言)。存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，例如EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、固件、可编程逻辑等。

一个实施例涉及一种包含要在计算机上执行的计算机可执行程序代码的计算机程序产品，当程序代码在计算机上执行时，提供根据本发明的操作。计算机程序可以在位于负载处理装备中的计算机或处理单元上执行。计算机程序可以是源代码形式、目标代码形式或中间形式，并且它可以存储在某种类型的传输装置中，传输装置可以是能够存储程序的任何实体或设备。这种传输装置包括例如存储介质、计算机存储器、只读存储器、电载波、数据通信信号和软件分发包。存储器可以是非易失性或易失性存储器，如上所述。

根据本发明的装备及其部分可以被实现为一个或多个集成电路，诸如专用集成电路(ASIC)。用于实现的其它解决方案也是可能的，诸如由单独的逻辑组件构成的电路。这些不同实现备选方案的混合也是可行的。由逻辑组件组成的电路的例子是FPGA(现场可编程门阵列)电路。

激光扫描器可以是能够生成三维(3D)测量数据的三维激光扫描器。测量数据在激光扫描器扇的测量方向上生成。3D激光扫描器可以利用二维(2D)激光扫描器来实现，马达以这样一种方式连接到该二维(2D)激光扫描器，使得操作马达允许激光扫描器的方向被转动。优选地，激光扫描器以这样一种方式连接到要转动的马达，使得当安装在负载处理装备上时，激光扫描器绕平行于用于负载处理装备的行车道的向前方向的轴线可转动。优选地，马达的转动方向横穿扇对其打开的平面，例如横穿扇对其展开的行车道。但是，至关重要的是，扇的转动方向相对于扇的展开方向形成至少一个小角度，这允许激光扫描器执行与监视体积(volume)中的操作相关的3D测量。重复转动可以优选地通过马达来进行，其提供在待监视的体积中以规则的间隔重复的测量。转动可以在相同的转动方向上继续，或者在转动方向上可以存在变化。变化的转动方向给出重复的来回测量。这提供足够经常地发生的测量，并且该测量被指向相对窄的波束或扇区，因此测量结果也比很少重复的扫描更精确。窄扇区被定向在关于负载的结构和处理在当前时刻最关注的方向上，诸如在交通工具、交通工具的门、人、负载、运输装置、紧固点或反射器处。

马达控制可以例如由连接到处理单元的伺服机构来实现，以便由从处理单元接收的命令控制。负载处理装备的控制系统可以是PLC(可编程逻辑控制器)或可以控制负载处理装备的操作的另一控制系统。负载处理装备的操作的例子包括提升负载、降低负载、在水平方向上运输负载、在垂直方向上运输负载以及在其操作区域中(诸如在港口中)驱动负载处理装备。

负载处理装备的定位系统生成关于负载处理装备或其一个或多个部分(诸如滑车或吊具)的位置的数据。位置数据可以与激光扫描器的测量结果处于不同的坐标系中。位置数据可以例如从负载处理设备的提升设备或滑车获得。从提升设备获得的位置数据可以包括关于负载的位置数据，诸如负载高度。负载高度可以从绳索卷筒外的提升绳索长度导出。

在坐标系中，诸如在笛卡尔X、Y、Z坐标系中，距离测量可以给出例如x和y坐标的值，并且负载高度z可以通过绳索长度以上述方式导出。运输装置(诸如图1的物体106)在高度方向上的结构维度是预先已知的，并且集装箱的高度通常是恒定的或者从集装箱的典型尺寸已知。

行车道的控制系统可以包括交通控制装置，诸如一个或多个交通灯、传感器、通信单元和控制器，该控制器基于传感器数据以及基于从通信单元获得的命令来控制交通控制装置。

在实施例中，负载处理装备被升级，以便能够执行根据实施例的操作。在升级过程中，能够生成距离测量数据的距离测量设备以这样一种方式安装在负载处理设备上、至少一个支撑结构上，使得获得以下物体中至少两个物体相对于其安装位置的距离测量数据，所述物体包括：位于负载处理装备下方或侧面的交通工具、交通工具的门、人、负载、反射器和用于移动负载的运输装置。

负载处理装备还可以设有硬件，诸如图5中所示的一个或多个单元，例如处理单元和激光扫描器。待升级的负载处理装备可以包括用于负载处理装备的控制系统、用于负载处理装备的定位系统和用于行车道的控制系统。处理单元可以例如通过上述数据通信连接连接到负载处理装备的数据传输系统。激光扫描器可以安装在负载处理装备上，如图2和3中所示。升级后的负载处理装备可以实现图6中所示的操作。

图6示出了根据实施例在负载处理中的操作的例子。操作是参考在负载处理装备中实现的图5的对象示出的。每个对象的操作示出了在负载处理中对应于该操作并且可以由每个对象执行的方法。操作的呈现从其中用于负载处理装备的行车道没有交通工具的情况开始。负载处理装备的控制系统“Drv Cntl”508和负载处理装备的定位系统“Drv Pos”506在图6中被示为对象630，以示出处理单元到负载处理系统的连接。取决于实现，负载处理装备的控制单元和负载处理装备的定位系统可以经由相同的连接可访问，在这种情况下，在同一对象中呈现它们示出了经这种连接发生的通信。因此，在图6的以下描述中，负载处理装备的控制系统是指其中实现负载传输系统的控制系统和负载传输系统的定位系统两者的操作的逻辑实体。

在行车道上观察到602交通工具。可以基于从用于行车道的控制系统510获得的数据601来观察交通工具。数据可以基于从行车道的控制系统的一个或多个传感器获得的测量结果并基于观察，其中观察是基于测量结果，并且数据被发送到处理单元504。传感器也可以是激光扫描器。优选地，从控制系统获得的数据指示已经在其上观察到交通工具的行车道。

激光扫描器被指向603在其上已经观察到交通工具的行车道。可以通过基于关于交通工具的观察602向激光扫描器发送命令来指引激光扫描器。该命令可以包含控制数据，激光扫描器可以基于该控制数据被指向在其上已经观察到交通工具的行车道。

在指向之后，激光扫描器测量604距离。距离可以利用不移动的扇来测量，这给出2D测量结果。

测量结果被发送605到处理单元，在那里，基于测量结果，交通工具的位置在行车道上定位606。在行车道上观察到的交通工具可以处于运动状态，借此可以从激光扫描器接收交通工具在行车道上的不同位置处的若干测量结果。当交通工具被定位时，可以在测量结果中观察到交通工具的后部和/或前部，作为测量结果的突然变化。突然变化可以被观察作为阈值，在其两侧，距离测量的值彼此相差对应于交通工具的形状的量。以这种方式，可以根据测量结果的变化来确定交通工具的前部和/或后部的位置。另外，可以根据测量结果中交通工具的前部和/或后部的位置的移动来确定交通工具的运动状态，即，是处于运动还是已经停止。

当交通工具的后部和/或前部处于行车道上可以装载交通工具的位置时，交通工具停止608。交通工具的位置可以根据测量结果来确定，测量结果可以跟随交通工具的前部的前进。通过向车道的控制系统发送用于停止交通工具的命令607，可以实现交通工具的停止。作为该命令的结果，交通控制系统可以使交通工具停止，例如通过控制交通灯以显示停止标志，例如红灯。当使用无驾驶员操作或通过操作者的远程监视的自动交通工具时，行车道的控制系统可以与交通工具的控制系统通信，以将交通工具停在行车道上期望的地方。在这种情况下，停止可以通过例如从行车道的控制系统到交通工具的控制系统的消息来实现，该消息指示需要停止。当交通工具停止时，可以开始交通工具的装载。在装载交通工具时，负载由负载处理装备运输614到交通工具，并且负载被定位620在交通工具的紧固点处，通过这些点，负载被紧固到交通工具，以便由交通工具运输。当负载被紧固到交通工具时，交通工具可以离开626，以将负载运离负载处理区域。负载可以被运输到例如负载处理装备的另一单元或另一交通工具。

关于停止的交通工具，负载的紧固点被定位616，用于装载交通工具。定位紧固点可以通过借助于激光扫描器3D生成关于已在行车道上停止的交通工具的测量结果来实现。3D测量结果形成交通工具的3D轮廓。关于3D测量结果，可以通过将所接收的测量结果与关于一个或多个紧固点轮廓的预定数据进行比较来识别紧固点。可以在交通工具已经停止时通过控制610激光扫描器来实现3D测量。控制数据可以被发送611到激光扫描器，由此获得612停在行车道上的交通工具的3D测量。3D测量可以被发送615到处理单元，以被用来定位616紧固点。控制数据可以包括2D激光扫描器扇的方向。被发送到激光扫描器的控制数据可以被用来控制激光扫描器的伺服机构，这使得激光扫描器扇绕平行于行车道的向前方向的轴线转动。测量结果可以包括从扇的不同位置测得的2D测量结果，这些测量结果被发送615到处理单元，以定位紧固点，借此处理单元可以从2D测量结果形成交通工具的3D轮廓。

当交通工具停在行车道上时，可以开始将负载运输614到交通工具。运输可以通过向负载处理装备的控制系统发送613指示负载必须被运输到的行车道的数据来执行。应当指出，可以至少部分地同时执行定位616紧固点和运输614负载，以使负载处理更高效。

负载处理装备的控制系统可以向处理单元发送617a关于正在运输负载的运输装置的位置的数据。当运输装置已经到达相对于行车道上交通工具的期望位置(例如在交通工具上方)时，控制激光扫描器618a，以测量离负载的距离。然后负载仍然由负载处理装备运输，借此负载例如在交通工具上方被支撑。控制可以通过向激光扫描器发送619a控制命令来实现。

可以基于关于运输装置的位置数据来控制激光扫描器618a。位置数据可以是例如高度数据，在这种情况下，控制激光扫描器，以测量离由运输装置运输的负载所处的高度的距离。负载可以位于例如负载运输装置下方，在这种情况下，激光扫描器可以被控制，以测量运输装置下方0.5m的距离，借此获得离负载的距离的测量，如图2和3中所示。

当激光扫描器被指向618a负载时，负载朝交通工具的紧固点的移动可以开始620，以装载交通工具。负载的移动可以通过向负载运输系统发送617b控制命令开始。当负载被移动时，激光扫描器可以跟随负载622，借此激光扫描器扇保持被指向负载。如在对象618a和619a中所公开的，通过确定618b负载的位置并且通过控制激光扫描器到负载的位置，扇必须被指向负载。

当负载被跟随时，处理单元可以从激光扫描器接收619b关于负载的测量数据，并将获得的关于负载的测量数据与关于紧固点的位置数据进行比较。基于关于紧固点的位置数据和获得的关于负载的测量数据，负载可以被控制朝紧固点618a移动。由于它们是用相同的激光扫描器完成的，因此紧固点和关于负载的测量数据在相同的坐标系中，并且不需要校准或坐标变换。

被跟随的负载的测量结果从激光扫描器接收619b。当负载朝紧固点移动时，所接收的测量数据可以是在扇的每个方向上的2D测量数据。所接收的测量数据可以与紧固点的位置进行比较，借此可以以这样一种方式控制623a负载处理装备，使得负载被运输到紧固点。命令623b可以被发送到负载运输装备的控制系统，以控制负载到紧固点。

当负载被运输到紧固点时，对象622中的步骤可以重复执行。优选地，当负载和紧固点之间的距离被确定为低于给定的极限值时，可以控制负载运输设备的控制系统，以更缓慢地移动负载。控制可以被实现为一个或多个命令。除了速度之外或者代替速度，相对于紧固点的负载旋转可以被控制。旋转是指从上方看到的旋转。控制器可以以这样一种方式处理负载的放置，使得所有紧固点(通常为四个)的位置在确定的准确性的限度内匹配，并且负载可以直接降低到其位置。

当装载完成时，可以控制行车道上的交通624。交通控制可以包括以这样一种方式控制交通工具的控制系统，使得交通工具能够离开行车道。当负载已到达交通工具的紧固点时，可以确定装载完成。负载到达交通工具的紧固点可以基于负载的位置来确定618b。如果需要，负载到达交通工具的紧固点还可以基于从提升设备获得的关于提升绳索的紧度的数据来确保。在放置之后绳索松开，并且关于其的数据被发送，表示负载的尺寸(抬高能力)。来自提升设备的数据可以从用于负载处理装备的控制系统630获得。

当负载到达交通工具的紧固点时，可以准备624负载运输装置，用于交通工具的离开。该准备可以包括向负载运输装备的控制系统发送625a命令，作为该命令的结果，负载运输装置从负载分离并从负载和交通工具移开，借此交通工具可以在没有任何障碍的情况下离开。

数据可以被发送625b到行车道的控制系统，并且其指示交通工具可以离开。行车道的控制系统可以通过控制交通灯显示绿色或者当交通工具是自动交通工具时通过向交通工具发送离开命令来使626交通工具离开。

图7示出了根据实施例在负载处理装备中控制激光扫描器的例子。激光扫描器可以根据对象416安装在图4a和4b中的负载处理装备的支撑结构上，在这种情况下，激光扫描器扇至少在行车道的向前方向上延伸越过交通工具的负载紧固点的长度。根据图5，激光扫描器可以连接到处理单元，在这种情况下，处理单元可以接收激光扫描器的测量结果并控制激光扫描器。激光扫描器的控制可以在激光扫描器已安装在负载处理装备上并且开启时开始702，从而它可以被控制。

接收704关于接近用于负载处理装备的行车道的交通工具的数据。数据可以以图6中的步骤602所示的方式来接收。

利用激光扫描器测量708行车道。激光扫描器可以被指向其中已经观察到交通工具的行车道，如对象603中所述。指向可以通过控制伺服机构来完成，伺服机构使激光扫描器扇绕平行于行车道的向前方向的轴线转动。当激光扫描器已被指向时，激光扫描器利用不移动扇测量交通工具，以定位交通工具，如在对象604和605中所描述的。

如果710交通工具已停止，则激光扫描器被用来定位712交通工具中的负载紧固点。紧固点可以基于由激光扫描器获得的3D测量数据来定位，如在对象612、615和616中所描述的。

如果710交通工具还没有停止，则继续用激光扫描器测量708行车道。

在已经定位紧固点之后，由负载运输装备运输的负载被激光扫描器跟随714。负载可以以对象622中描述的方式被跟随。

如果716负载已被运输到其适当位置，则用于控制激光扫描器的方法结束718。如果负载未就位，则可以继续跟随714负载。当负载处于交通工具的紧固点处时，负载就位。这可以以对象618a中公开的方式来确定。

应当指出，当在接收704关于接近行车道的交通工具的数据的同时由激光扫描器测量708行车道时，扇优选地比在该方法的紧固点被定位712和负载被跟随714的以下步骤中更大。因此，在该方法的开始，可以定位交通工具，但是交通工具可以仍然在运动并且定位在行车道的边缘上。当交通工具停在其被装载或卸载的行车道上时，扇可以被聚焦。大扇的扩展角大于聚焦扇的扩展角。通过向激光扫描器发送指示新扩展角度或激光扫描器的当前扩展角度的变化的命令，可以将扇的扩展角的尺寸调整为更小或更大。控制可以结合图6所示的激光扫描器的控制来执行。激光扫描器的扩展角可以由连接到激光扫描器的伺服机构控制。

图8示出了根据实施例在负载处理装备中使用激光扫描器用于交通工具的访问控制。在这里，对交通工具的访问控制是指人离开和/或进入交通工具的访问控制。负载处理装备可以根据图4b设有多个激光扫描器。其中至少一个激光扫描器以这样一种方式被控制，使得其跟随负载，如在图8的上下文中所描述的。其中至少一个激光扫描器被指向交通工具的门。当交通工具在行车道上时，被指向门的激光扫描器保持被指向门。以这种方式，可以监视通过交通工具的门的访问，而另一激光扫描器被用于执行离负载和紧固点的距离测量。这两个激光扫描器都可以绕平行于行车道的向前方向的轴线转动，借此激光扫描器可以被指向已停在行车道上的交通工具或被指向交通工具的门。如在对象603中所公开的，优选地在负载的运输开始之前完成激光扫描器的指向。

通过用于被指向交通工具的门的激光扫描器的控制方法绘出访问控制，该方法可以在交通工具停在行车道上并且激光扫描器已经被指向交通工具的门时开始802。如对象606中所公开的，可以通过在行车道上定位交通工具来确定交通工具的停止。

离交通工具的门的距离测量被获得804。至少从交通工具被装载或卸载的时间段获得距离测量。在此期间，交通工具在行车道上不移动。

基于该测量结果，确定806交通工具的门的状态和/或是否有人离开交通工具。交通工具的门的状态可以是打开或关闭。该确定可以包括将测量结果与参考测量结果进行比较。可以包括关于一个或多个门和/或人的测量结果的参考测量结果可以与激光扫描器的测量结果进行比较，并且以便确定门被打开和/或人正在离开交通工具。可以结合访问控制的介绍来为几个不同的交通工具提供测量结果。参考测量结果还可以被加载到通过网络连接或USB(通用串行总线)执行访问控制的硬件。

如果808比较的结果指示门打开和/或人正在离开交通工具，则可以给出报警812。报警可以通过向负载处理系统的控制系统发送报警消息来给出。作为报警消息的结果，负载处理系统的控制系统可以基于接收到的数据给出报警和/或停止负载处理。报警可以在负载处理装备的直接周围环境中本地给出，和/或报警可以被发送到控制室，在那里，监视负载处理装备的若干单元的操作。报警可以由一个或多个声音和/或灯给出。当已经给出报警时，访问控制已经检测到危险情况，并且访问控制可以被终止814。可以在危险结束之后通过从步骤802开始执行访问控制来继续访问控制。

如果808比较的结果指示交通工具的门关闭或者没有人从交通工具出来，则可以继续804对交通工具的门的访问控制。继续可以是交通工具仍然在行车道上的条件。如果810交通工具在行车道上不移动，则继续804监视交通工具的门。如果810交通工具正在离开或已经离开，则访问控制814可以被停止。可以基于以对象602中所公开的方式从行车道的控制系统获得的数据来确定交通工具在行车道上的位置。

图9a、9b、9c、9d和9e示出了在用于负载处理装备的行车道930上控制激光扫描器916的扇的例子。行车道以行车道的向前方向示出。负载处理装备包括例如以图2和3所示的方式安装在负载处理装备的支撑结构上的至少一个激光扫描器916。图9a至9e示出了当交通工具914被装载时激光扫描器的方向918a、918b、918c、918d和918e。在交通工具到达行车道之前，扇可以被指向远离行车道。例如，该方向可以在另一个行车道。当在行车道上观察到交通工具时，扇918a可以被指向行车道和交通工具，如对象918b中所公开的。如对象708中所公开的那样，指向发生。在实施例中，每条行车道具有单独的激光扫描器。

图9c示出了当交通工具中用于负载的紧固点被定位时的扇方向918c。该扇方向可以绕平行于行车道的向前方向的轴线转动。在扇的不同方向形成的测量结果可以被用来形成交通工具的3D轮廓。从所形成的3D轮廓，可以通过比较所形成的3D轮廓与紧固点的参考轮廓来识别紧固点，如在对象712中所公开的。

图9d示出了扇918d指向在被紧固到用于负载的运输装置906时移动的负载。交通工具位于负载下方，借此通过将负载降低到交通工具上来装载交通工具。在下降期间，扇跟随负载，借此在整个下降期间被指向负载。负载可以如在对象714中所示的那样被跟随。

图9e示出了负载已经降低到交通工具上的情况。负载降低到交通工具上可以基于被指向负载的扇918e和所定位的负载的紧固点的测量结果来确定，如在对象716的上下文中所描述的。

如图9a至9e所示，当紧固点被定位时，由激光扫描器执行的距离测量可以是3D测量，如图9c中所示。在其它情况下，可以在负载处理中使用2D测量。

本发明适用于任何负载处理装备、提升设备、起重机、集装箱起重机、龙门起重机、跨运车、高架起重机、码头起重机或者适用于设有用于被紧固到负载的夹紧装置的不同设备的任意组合。

根据所述实施例的设备可以被实现为一个或多个逻辑或物理单元。单元的实现方式可以取决于实现设备的技术平台。可以针对每个实现单独地确定技术平台，诸如一个或多个处理单元、软件平台和协议，或者可以根据实现环境来确定它们。

虽然已经参考装载交通工具描述了上述实施例，但是上述实施例也可以应用到卸载交通工具。在这种情况下，代替交通工具的紧固点，定位负载的紧固点，并且代替负载，跟随被移动以从交通工具获取负载的运输装置。

实现根据上述实施例的设备的可操作性的设备，诸如负载处理装备、提升设备、起重机、集装箱起重机，龙门起重机、跨运车、高架起重机、码头起重机，不仅包括现有技术装置，还包括用于接收以下物体中至少两个物体相对于其安装位置的距离测量数据的装置，所述物体包括：位于负载处理装备下方或侧面的交通工具、交通工具的门、人、负载、反射器和用于移动负载的运输装置。

更具体而言，它们可以包括用于实现上述实施例中描述的设备的可操作性的装置，并且它们可以包括用于每个单独操作的单独装置，或者装置可以被布置成执行两个或更多个操作。已知的设备包括可以被用于在上述实施例中描述的一个或多个功能的处理器和存储器。

由激光扫描器执行的操作可以由光学距离测量设备实现，该光学距离测量设备基于响应于所发射的光学信号而接收的光学信号(诸如光)的发射和反射来测量距离。如上所述，光学信号可以被发射到激光扫描器，以及下面实施例的修改。因此，光学距离测量设备可以使用另一光学信号，诸如光，而不是激光。要使用的光的波长可以被选择为适合于每个特定的实现。

在上述实施例的一个修改中，激光扫描器(诸如图4a的物体416)例如利用安装有相对于彼此成90度的扇的两个激光扫描器来实现。这两个激光扫描器都产生由软件处理的2D轮廓。从激光扫描器的2D轮廓，可以获得基本上与基于一个可转动激光扫描器的距离测量产生的3D轮廓相同的3D轮廓。

根据实施例执行操作的其它替代方案由TOF相机(飞行时间相机)、立体相机、反射镜、计算机视觉、模式识别程序、光幕或通过发射光束接收光束测量各种表面并使得能够通过距离测量生成关于所测量物体的位置数据的其它布置提供。马达和/或伺服机构可以连接到TOF相机、立体相机、反射镜、计算机视觉、模式识别、光幕或另一种布置，使得离期望的物体的距离测量被获得，该物体可以是位于负载处理装备下方或侧面的交通工具、交通工具的门、人、负载、反射器或用于移动负载的运输装置。另一方面，例如，TOF相机允许在没有任何马达或伺服机构的情况下进行距离测量。TOF相机图像的区域可以相对于吊具的提升高度和滑车的位置来选择。TOF相机或对应的系统可能还允许同时监视门的打开。TOF相机生成关于相机的拍摄区域的3D距离测量数据。

对于本领域技术人员显而易见的是，上述实施例中所示的设备还可以包含除了上述之外与本发明无关并且为了本公开内容的清晰而已经被省略的部分。

对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，本发明的基本思想可以以许多不同的方式实现。在上述实施例的一个修改中，激光扫描器(诸如图4a的物体416)是例如利用安装有相对于彼此成90度的扇的两个激光扫描器来实现的。这两个激光扫描器都产生由软件处理的2D轮廓。从激光扫描器的2D轮廓，可以获得基本上与基于一个可转动激光扫描器的距离测量产生的3D轮廓相同的3D轮廓。

执行基本上相同操作的其它替代方案由TOF相机(飞行时间相机)、立体相机、反射镜、计算机视觉、模式识别程序、光幕或通过发射光束和接收光束测量各种表面并使得能够通过距离测量生成关于所测量物体的位置数据的其它布置提供。

因此，本发明及其实施例不限于上述例子，而是可以在权利要求的范围内变化。