用于借助起重机移动负载的方法与流程

本发明涉及一种用于借助起重机移动负载的方法以及一种用于此的相应的起重机。

背景技术：

借助起重机通常难以将悬挂在起重机钩上的负载绕过障碍物，例如建筑物棱边等。在此，即通常需要负载钩的直线运动，其中起重机操作员必须同时以不同的速度控制多个起重机促动器。通常仅有经验的并且良好培训的起重机操作员做到，但通常这表示挑战性的工作。因此能需要的是，对于负载钩和悬挂在其上的负载的直线运动有时同时需要起重机的上滑架的摆动、升降运动、转动和起重机悬臂的伸缩运动。通过同时地控制前面列出的运动，在负载高度恒定时能实施直线运动。

技术实现要素：

本发明的目的在于，使这种直线运动即使对于不太熟练的起重机操作人员是可行的，直线运动大多数在起重机的使用地处在用负载钩绕过障碍物时出现，使得也能够没有时间延迟地执行高要求的负载移动并且加速与起重机关联的工作进程。

前面列出的问题借助本发明的方法克服。

根据本发明的用于借助起重机移动负载的方法，在起重机中定义初始坐标系，定义障碍物坐标系，所述障碍物坐标系与负载运动的使用地固定地结合，建立至少一个障碍物坐标系与所述初始坐标系的联系，借助于位置固定的障碍物坐标系预设优选悬挂有负载的吊钩滑轮的移动路径，和在起重机的用于相应地移动负载的执行器控制装置中，从障碍物坐标系中换算移动路径。

在此有利的是，借助于位置固定的障碍物坐标系预设负载的移动路径，例如也通过经由触摸敏感的显示器实现的输入来预设，由此取消输入多个起重机驱动器的并行的并且在其速度方面不同的控制脉冲的必要性。借助从障碍物坐标系中的换算获得各个控制脉冲，所述换算作为结果对于在位置固定的障碍物坐标系中的相应的运动产生起重机的多个执行器的执行器控制。因为借助于位置固定的障碍物坐标系输入移动路径也对于不熟练的起重机操作员是容易理解的，所以复杂的负载运动也可是无问题的。因此例如能够从起重机使用地的鸟瞰的视角输入期望的移动路径。

优选提出：在所述方法中，还检测要运动的负载在所述障碍物坐标系中的位置和优选地检测定向。

根据本发明的有利的变型，用于移动负载的执行器控制包括单个地或共同地操纵起重机的上滑架的摆动、升降运动、旋转运动和/或起重机悬臂的伸缩运动。

本发明不局限于前面列出的示例性的起重机运动，而是此外也能够包含没有列出的在移动负载时有利的起重机运动和控制命令。对于技术人员清楚的是：可使用起重机的用于负载运动的全部自由度。

根据所述方法还优选地提出：如果要换算的移动路径能够借助于多个执行器控制组来实施，那么基于预设值实现最后的执行器控制组，所述预设值优选包括最大负重、最大速度和/或最小能量消耗。

因此能够发生：通过起重机运动的不同组合能够实现要换算的移动路径。为了解决这种多义性，因此选择关于预设值优化的移动路径，所述移动路径例如具有最大的负重储备或者允许最高的移动速度。

此外能够提出：根据本发明的方法，所述初始坐标系还与所述起重机固定地结合，并且其中获知起重机控制装置的障碍物坐标系和初始坐标系的空间关系。在此也能够提出：所述初始坐标系位于所述起重机的转动环的中心中。

通过获知初始坐标系相对于起重机控制装置的障碍物坐标系的空间关系即起重机的位置和定向，现在起重机控制装置能够将起重机的定向和位置传送到障碍物坐标系中。因此，除了起重机环境的地形和建筑的特点和负载之外，障碍物坐标系也具有起重机自身并且因此能够以简单的方式和方法进行负重计算等，因为所有相关的物体的位置和定向在障碍物坐标系中是已知的。

此外能够提出：还定义吊钩滑轮坐标系，所述吊钩滑轮坐标系与所述起重机的吊钩滑轮固定地结合，其中优选能够回算所述吊钩滑轮坐标系相对于与起重机固定地结合的初始坐标系的移动和转动，优选通过起重机控制装置回算。因为吊钩滑轮坐标系能基于起重机的执行器的位置通过起重机控制装置一直被引入相对于起重机的初始坐标系的空间关系中，所以可行的是：借助吊钩滑轮或与其结合的吊钩滑轮坐标系驶向障碍物坐标系的确定的特征性的点进而以不复杂的方式和方法获知起重机控制装置的障碍物坐标系的一个或多个特征性的点。由此，障碍物坐标系即使在起重机能移动时可正确地列入起重机控制装置中。这例如通过在障碍物坐标系的原点的特征性的点(建筑物棱边等)上方垂直地设置吊钩滑轮发生。起重机控制装置借助起重机的对于吊钩滑轮位置必要的控制的知识获得必要的信息，以便将障碍物坐标系正确地定位到与起重机固定地结合的初始坐标系中或者将其提供到其中。借助吊钩滑轮测量障碍物在起重机的首先存在的初始坐标系中进行。在测量障碍物时获得障碍物坐标系，所述障碍物坐标系因此具有相对于初始坐标系的联系并且能提供到初始坐标系中。

此外，在此能够提出：为了定义或获知在起重机控制装置(或初始坐标系)中的障碍物坐标系，在悬臂头上使用照相机，其中优选为了获知起重机的起重机控制装置中的障碍物坐标系，将所述吊钩滑轮坐标系与对于起重机还没已知的障碍物坐标系重合地定向。如果吊钩滑轮坐标系基于操作输入位于正确的位置上并且也正确地定向，那么通过另一操作输入能够确定吊钩滑轮坐标系的所占据的位置和定向作为障碍物坐标系的原点并且提供到初始坐标系中。借助于照相机能够以尤其简单的方式和方法快速地观察：置于障碍物坐标系的特征性的特征上的障碍物坐标系原点是否与吊钩滑轮坐标系的原点重合。因为也借助于使用地的特征性的特征确定障碍物坐标系的定向(例如借助于建筑物棱边或角)，所以能够单义地获知起重机控制装置的障碍物坐标系。

在本方法的有利的设计中，已知的吊钩滑轮坐标系复制到在屏幕上示出的照相机图片中。该复制品借助使用者输入优选经由按键操作被适当地旋转和移动。如果它位于正确的位置上，那么它成为障碍物坐标系。这优选通过如下方式发生：经由使用者输入确定吊钩滑轮坐标系的当前方位(优选定向和位置)作为障碍物坐标系的原点，因此原点固定地设置在初始坐标系中。

此外根据本发明的方法，因此可行的是，为了在所述障碍物坐标系上定向所述吊钩滑轮坐标系，使用所述使用地的特征性的特征，优选在使用地处的建筑物棱边或其他地形的或建筑的特点。对此优选考虑要用负载绕过的障碍物。因此，对于起重机控制装置可行的是，将起重机的初始坐标系提供到障碍物坐标系中进而借助换算进行负载的期望的移动运动，所述移动运动在障碍物坐标系中被输入。障碍物坐标系优选对应于位置规划和/或建筑工地规划。

此外能够提出：为了检测在起重机控制装置中的障碍物坐标系，使用所述吊钩滑轮坐标系的原点，以便借助该原点获知障碍物坐标系的原点以及获知在起重机控制装置的障碍物坐标系上的轴的点(例如在2d系统中或者在3d系统中在两个轴上各一个点)。由此，也以单义的方式将障碍物坐标系的定向和位置输送给起重机控制装置。

此外能提出：为了检测在起重机控制装置中的障碍物坐标系，使用无线gps发射器，所述无线gps发射器以与起重机的起重机控制装置的存在于起重机上的无线gps接收器共同作用的方式允许推断出障碍物坐标系的定向和位置。

根据本方法的另一可选的变型，在通过操作者预设负载的移动路径之前，将起重机设置在障碍物坐标系中并且优选还在预设负载的移动路径之后，对于期望的移动路径进行起重机的负重计算。因为在方法的过程中，能够获知在起重机控制装置的障碍物坐标系中的起重机的精确位置，所以也可行的是，进行对于所存在的情况有效的负重计算，所述负重计算没有基于所规划的或所估计的可能的起重机位置。也不必精确地驶向在前部地带中为负重计算所考虑的在建筑工地上的起重机位置。

此外根据本方法的变型可行的是，为了移动负载，设有两个起重机的联动提升。在此两个起重机的初始坐标系被变换到共同的障碍物坐标系中，优选通过上面列出的方案之一。

此外在此能够提出：在移动负载之前，两个起重机经由数据连接装置彼此耦联，所述数据连接装置用于将一个起重机的吊钩滑轮(优选障碍物坐标系中)的坐标传递到另一起重机上。另一起重机因此能够对此协调其运动。

优选提出：根据第一起重机的吊钩滑轮的障碍物坐标系中的坐标并且根据所述负载的期望的定向，所述另一起重机移动其吊钩滑轮的位置。

本发明还包括一种设备，尤其用于执行根据上面列出的方案中任一项所述的方法的设备，其中所述设备包括：用于移动负载的起重机，用于控制起重机的执行器的起重机控制装置，坐标系检测机构，用于检测和确定起重机在位置固定的障碍物坐标系中的位置和定向，所述障碍物坐标系与所述起重机的使用地固定地结合，其中所述起重机控制装置设计用于，基于起重机在障碍物坐标系中的所检测到的位置和定向来移动负载。

优选地，所述起重机控制装置设计用于，在检测和确定起重机在位置固定的障碍物坐标系中的位置和定向之后，对于在障碍物坐标系中检测的负载或对于负载运动进行负重计算。

坐标系检测机构在此能够是吊钩滑轮，其相对于起重机控制装置的起重机的初始坐标系的精确的位置和定向是已知的。在此，初始坐标系与起重机固定地连接并且典型地位于转动环的中心中，其中起重机的纵向伸展平行于y轴并且起重机的宽度方向平行于x轴。

对于技术人员清楚的是，多个障碍物坐标系也能够位于初始坐标系中。

此外，“障碍物坐标系”也能是有用的障碍物坐标系，例如平板载重车，在平板载重车上应存放负载。障碍物坐标系在此能够位于建筑工地的或者在初始坐标系中的任意点上并且在此表示任意类型的障碍物。

附图说明

本发明的其他的优点、特征和细节根据下面的附图描述变得可见。在此示出：

图1示出用于直线地移动负载的示意图，

图2示出在起重机上的多个坐标系的示意图，

图3示出联动运行中移动轮廓的示意图，

图4(a)-4(c)示出用于定义起重机运行中的障碍物坐标系的第一方案，

图5示出用于定义障碍物坐标系的另一方案，

图6示出用于定义障碍物坐标系的第三方案，

图7(a)-7(b)示出用于定义障碍物坐标系的第四方案，

图8(a)-8(c)示出用于移动负载的可视化的规划步骤，

图9(a)-9(c)示出用于提升负载的可视化的布置，

图10(a)-(d)示出在障碍物坐标系中用于提升负载的各个步骤的可视化，

图11(a)-(c)示出根据本发明的用于在联动提升中移动负载的示意图。

具体实施方式

图1示出沿着障碍物的棱边直线地移动负载的示意图。在此，起重机操作者确定运动的用箭头示出的方向和必要时的速度。然后控制装置算出如何控制起重机的各个轴和执行器，由此执行负载钩或负载的直线运动。对于技术人员清楚的是：也能自动地经过其他非直线的移动路径，例如圆或自由画出的线。如果控制装置找到多个用于执行移动路径的解决方案，因为例如移动路径能够借助于摆动或者替选于此借助伸缩运动实现，那么根据不同的能预设的预设值消除这种多义性。因此，还对此可考虑在移动运动期间的最大负重、最大移动速度或者最小能量消耗用于消除这种多义性。

此外，在图1中也示出起重机的初始坐标系，其中起重机的纵轴线相应于该坐标系的y轴。典型地，坐标系的原点位于起重机的上滑架的旋转轴线上。

在起重机控制装置中实施的换算装置典型地采用坐标变换和坐标系变换的机构，所述换算装置在起重机的轴和执行器的相应的控制中执行在障碍物坐标系中的直线运动。

图2是示意性视图，其示出了在起重机上或其周围中的多个坐标系。在起重机的使用地处，即在建筑工地等处典型地存在位置固定的障碍物坐标系120，其地形的或建筑的特性通常导致要求高的负载运动。

此外，也存在起重机侧的初始坐标系，其原点通常在转动环中心中。吊钩滑轮坐标系130识别为在图2中示出的第三坐标系，该吊钩滑轮坐标系能相应于吊钩滑轮的方位和定向运动。此外指出：吊钩滑轮坐标系130相对于初始坐标系100的移动和转动可根据传感装置和构件的几何结构由起重机控制装置计算，传感装置和构件的几何结构这两者对于起重机控制装置是已知的。因此，起重机控制装置在起重机的运行的每个时间点获知吊钩滑轮坐标系130相对于初始坐标系100的空间关系。

在此，对于起重机控制装置成问题的是障碍物坐标系120的接合，因为该坐标系的原点的定向和位置根据起动机在使用地的定位而变化。起重机的之前规划的在建筑工地上的定位与之后实际的实施一直不同。虽然能够尝试将起重机精确地定位在之前测量的位置上，但是通常因起重机的受限的可操作性和在建筑工地处的其他空间约束而失败。对此出现：起重机位置的如此精确的预设是极其复杂的并且需要很多时间。

因此，需要在定位起重机之后使在实际的起重机使用地处的起重机控制装置知道障碍物坐标系120，以便能够将初始坐标系与障碍物坐标系120一起引入空间关系中。在此，当起重机(例如初始坐标系100)的位置改变时，障碍物坐标系120必须每次重新在起重机控制装置中进行定义(例如使起重机控制装置知道障碍物坐标系的定向和位置)。

当沿着直线进行的移动运动是期望的时，障碍物坐标系120的使用因此是尤其有利的。

如果在起重机控制装置中已知全部坐标系，那么如根据图2示出的那样，吊钩滑轮能够在障碍物坐标系中非常简单地沿(障碍物坐标系的)y方向移动-12m的位移并且随后沿(障碍物坐标系的)x方向移动+5m的位移。在此，不同起重机驱动器的吊钩滑轮相对于其当前位置以上述的位移在障碍物坐标系中移动。对于技术人员清楚的是：当对此需要的z轴添加给x和y轴时，这也在三维空间中实现。

对此替选地也可行的是，给出在障碍物坐标系中的绝对的点，吊钩滑轮的移动运动应经过所述绝对的点。因此例如可行的是，定义两个空间点，所述空间点设置在两个从吊钩滑轮开始的运动矢量的尖端上，以便实现所期望的移动目标。

图3是联动运行的示意图，所述联动运行借助至少两个起重机设置多个起重行程。在此也有利的是，两个起重机能够采用同一障碍物坐标系。因此能够非常简单地通过操作者在障碍物坐标系中执行多个起重机的控制，而这不必考虑要控制的起重机的相应的方位。借助本发明，在联动提升中要求高的移动路径是可行的并且移动路径需要非常少的提前时间。也不再需要通过两个起重机操作员在联动提升期间易出错的同时的控制。

图4(a)-(c)描述一种方案，以便在起重机运行中定义障碍物坐标系。在此，在悬臂头上设有照相机，所述照相机从悬臂头开始向下朝向底部观察。通过将照相机的图片传送给起重机控制装置来识别吊钩滑轮或吊钩滑轮坐标系的位置和定向，所述吊钩滑轮坐标系与吊钩滑轮固定地连接。吊钩滑轮坐标系或吊钩滑轮自身能够经由起重机控制装置位于使用地处，使得起重机使用地的特征性的特征彼此重合地设置或者相一致，所述起重机使用地与障碍物坐标系连接并且用作为障碍物坐标系的原点，其中吊钩滑轮的位置然后传给起重机控制装置。

图4(c)借助粗的箭头示出借助吊钩滑轮要走过的或已走过的路径，以便设置在障碍物棱边上的障碍物坐标系与吊钩滑轮坐标系尽可能重合地示出并且将其测量到初始坐标系中。在此，已知的吊钩滑轮坐标系在屏幕上示出的照相机图片中被复制。该复制品借助使用者输入例如经由按键操作被适当地旋转和移动。如果它位于正确的位置上(即在示出的障碍物的角上，在所述障碍物上已经图示地示出障碍物坐标系)，那么它通过重新的使用者输入成为障碍物坐标系。起重机控制装置因此经由建筑图纸或者使用规划器知道在障碍物坐标系上结合的障碍物(建筑物、地形的特点等)。随后，由此实现经由起重机控制装置的触摸屏作为自由曲线输入可行的移动路径，其方式在于，借助手指将移动路径画入到起重机图中。在所示的附图中，如此画出的移动路径仅涉及起重机的预设的竖立高度，因为照相机自身不能检测该高度。但这能够例如借助于高度传感器实现。

起重机或者初始坐标系到障碍物坐标系中的结合在此经由回算吊钩滑轮的如下位置实现，在所述位置上吊钩滑轮坐标系与障碍物坐标系在位置和定向方面一致。

图5示出使起重机控制装置知道障碍物坐标系的第二方案。对此，重新将吊钩滑轮坐标系的原点移动到障碍物坐标系的原点，其中两个坐标系的定向这次不必彼此对应。该状态被传给起重机控制装置并且在紧接着的第二步骤中移动至在障碍物坐标系的x轴上的点，其中这同样传给起重机控制装置。在3d系统中，在另一步骤中对于障碍物坐标系的y轴的点也同样做，使得起重机控制装置从中计算障碍物坐标系的正确的定向和正确的位置。

在图6中示出用于知道障碍物坐标系的第三方案。在此应用至少一个gps发射器200，其具有至起重机的无线传输装置，所述无线传输装置至少部分地有源地在建筑工地上设置在预设的点上。起重机本身同样具有至少一个gps接收器，所述gps接收器设计用于接收设置在障碍物上的gps发射器的信号。由此可行的是，推断出障碍物坐标系120。对于技术人员清楚的是，全部全球定位系统而不仅gps适合于此。

同样能够考虑用于起重机的便携式无线遥控装置中的罗盘，以便知道障碍物坐标系和起重机控制装置的初始坐标系的定向。这例如根据图7(a)和(b)示出。在此，装入在无线遥控装置中的罗盘与同样存在于起重机中的罗盘302共同作用地用于，检测遥控装置和起重机相对于地理北的转动。这能够例如如下进行：遥控装置借助平坦构成的基准面301朝障碍物上的期望的棱边315保持(或者平行于该棱边定向)。随后借助于按键存储旋转角，使得根据相对于起重机的旋转和所存储的相对于地理北的旋转角能够计算两者之间的旋转。

由此实现，借助于总开关能在所存储的位置的x或y中相对移动。绝对地，然而在此也能够不移动，因为不知道用于移动两个坐标系的信息。因此在起重机控制装置中也不存在具有位置和方位的障碍物坐标系。

本发明也包括该情况，其中将前述方案中的多个用于定义或知晓障碍物坐标系。

图8(a)至(c)示出在规划阶段中的用于移动负载的方式。在使用规划器程序中定义障碍物坐标系(参见图8(a))，其中所述使用规划器程序能在pc上或者也能在起重机控制装置中运行。所示出的框架在此表示使用规划器程序的显示。

对此，障碍物坐标系在起重机使用地的尽可能确切的位置上定向，使得在随后的过程中，当起重机实际上在建筑工地现场时，障碍物坐标系的原点能够借助于吊钩滑轮相对简单地置于一致。当前存在矩形构成的障碍物，在障碍物上一个棱边作为障碍物坐标系的原点。两个矩形棱边中较长的棱边与y轴相同，较短的棱边与x轴相同。因此通过在建筑工地上使用显著的部位随后简化校准。尤其在此提供建筑物角或建筑物棱边。

此外因此能够在使用规划器程序中相对于障碍物定义负载的位置。

图8(b)示出起重机在使用规划器程序中的定位。

然后在该步骤之后定义起重机的移动路径以及其他中间点(悬挂负载、转动负载等)，其中这借助于触摸屏或其它输入机构实现。基于如此提供的信息，在使用规划器中现在可行的是，执行负重计算。这显然与起重机的使用类型相关。

与图8(a)至(c)相反，图9(a)至(c)现在示出起重机在建筑工地上的实际位置。能看到这与使用规划器程序中规划的位置不同，然而这在使用本发明时没有带来困难。图9(b)示出借助前述方案之一进行障碍物坐标系的校准。由此现在对于起重机控制装置已知的是：起重机要设置在建筑工地平面图中的什么位置，所述建筑工地平面图与障碍物坐标系固定地结合。因为在障碍物坐标系中也给出负载，所以现在能够进行重新负重计算，该重新负重计算的结果当然能与在规划阶段中实施的负重计算不同。

如果负重计算以正的结果结束，那么起重机操作员借助吊钩滑轮自动地移动至用于负载运动的起始点。在此，他仅借助主开关调节速度并且控制：不出现与障碍物非期望的碰撞。在吊钩滑轮到达要被移动的负载上方之后，挂上负载。之后，起重机操作员借助其控制装置来选择移动路线并且预设速度。然后，借助所预设的速度半自动地或全自动地走过所选择的路线(参见图9(c))。

图10(a)至(d)和图11(a)至(c)示出在联动提升中在预定的负载路径上移动负载。

首先重新在使用规划器程序中示出建筑工地环境，参见图10(a)至(d)。所示出的框架在此表示使用规划器程序的显示。此外，负载的位置和定向借助于坐标系定义(参见图10(a))。此外，在建筑工地上也存在障碍物，要绕过所述障碍物。因此提出：定义障碍物坐标系，其中在此在重新使用建筑工地上显著的部位，以便使障碍物坐标系到起重机控制装置中的测量变得容易。类似于在借助仅一个起重机提升时，也必须在紧接着的规划步骤中为联动提升定义负载的移动路径和可能必要的中间点(悬挂负载、转动负载等)。这能在程序中简单地通过移动负载来执行。

图11(a)现在示出两个起重机设置在规划工具中，该框架重新代表在使用规划器程序中的描述。在此负载的止挡点被限定并且分配给各一个起重机。此外，起重机也定位成，使得能保持负重。因此对于每个起重机得到自身的移动轮廓，以便在移动路线的每个地点上将负载保持在期望的定向和期望的位置中。

在此能考虑：移动路径彼此相关，因为在一个起重机的每个点处，另一起重机必须占据确定的位置。对于计算并且对于输入移动路径来说有利的是，起重机的两个移动路径涉及障碍物坐标系。

图11(b)和图11(c)现在不仅示出规划工具，而且示出两个起重机实际设置在建筑工地上。这不必如在规划工具中设置的那样准确地进行。

两个起重机现在分别单独地为自己测量障碍物坐标系，其中对此重新参考更前面提到的方法。因此，能够对于相应的起重机的规划的移动路径进行重新的负重计算。如果负重计算没有产生困难，那么两个起重机在负载上方移动到一位置中，所述位置可实现负载连接在相应的起重机上。随后，两个起重机必须彼此耦联，使得它们彼此具有可靠的数据连接。然后，起重机操作员之一承担速度控制，其中优选能够提出：起重机操作员中的另一个必须开启负载运动。这例如能够借助按键，所谓的驾驶失知制动装置进行。如果通过第二起重机操作员释放所谓的驾驶失知制动装置，那么两个起重机停止。

因为起重机具有不同的起重机驱动器，所以起重机部件的如下驱动器确定用于实施运动顺序的最大速度，所述驱动器能最慢地实施运动。

因此在此负载的移动进行成，使得第一操作员提高速度并且开始驾驶他的起重机。该起重机在此将在障碍物坐标系中吊钩滑轮的其位置的x-y坐标传送到另一起重机上。该另一起重机于是根据相应的调节改变其吊钩滑轮的位置，使得实现负载的期望的定向和负载的期望的运动。因此在主从运行中，负载如之前所定义的那样移动。在过多地偏离路线时，两个起重机自动地停止。

借助本发明可行的是，可靠地并且精确地执行尤其高要求的联动提升。