用于操作起重機的方法、指示器元件以及系統與流程

本發明涉及一種用于操作起重機的方法。本發明還涉及一種指示器元件、一種使用所述方法和/或指示器元件的具有塔式起重機或橋式起重機的系統。

背景技術：

1、起重機是相對順應的機械結構。尤其是當以手動或任何遠程模式配置移動或操作起重機時，例如當旋轉懸臂元件時，如果人工操作者用輸入設備直接控制運動速度，則這可能導致顯著的振蕩。存在若干技術來對操作者的用戶輸入進行濾波，使得起重機的柔性模式不被激發。雖然這減輕了振蕩，但濾波會對用戶輸入引入顯著的延遲，這使得控制系統對操作者來說是不直觀和困難的。作為解決方案，操作者必須預測那些輸入延遲，并且根據那些輸入延遲進行調整。

2、現在顯而易見的是，還需要提供一種用于操作起重機的方法。

3、鑒于以上內容，本發明的目的是提供一種用于操作起重機的方法。本發明的另一目的是提供一種指示器元件、一種使用這種方法的具有塔式起重機或橋式起重機的系統。

4、通過獨立權利要求的主題來解決這些和其它目的，這些和其它目的在閱讀以下描述時變得顯而易見。從屬權利要求是指本發明的優選實施例。

技術實現思路

1、根據本公開的第一方面，提供了一種用于操作起重機的方法，該方法包括以下步驟：提供具有懸臂元件和指示器元件的起重機，其中懸臂元件和指示器元件被布置在第一位置中。將指示器元件從第一位置移動到第二位置。將懸臂元件從第一位置移動到第二位置，特別是在指示器元件被布置在第二位置中之后。

2、起重機可以是任何類型的起重機。起重機可以是例如建筑/塔式起重機、室內eot橋式起重機或港口起重機類型的起重機。

3、懸臂元件可以是需要被對準或移動以將物體或重物從第一位置運輸或轉移到第二位置的任何元件。懸臂元件至少被間接地連接到待運輸或待轉移的物體或重物。懸臂元件可以是例如起重機懸臂、臂或可移動小車。可移動小車可以被布置在起重機懸臂上，或者可以是橋式起重機的一部分。

4、指示器元件可以是視覺幫助，以指示懸臂元件的第二位置或期望的結束位置。指示器元件也可以是參數數據，例如到參考點的距離或角度。

5、根據本發明的方法允許操作者控制指示器元件。一旦指示器元件已經根據需要被定位，即在第二位置或結束位置中，懸臂元件就以控制模式移動到第二位置，其中定制的控制確保不發生振蕩。從而，可以實現循環時間減少，并且操作者可以更容易地控制起重機。即使指示器元件還未在第二位置中，懸臂元件也可能開始移動。

6、由于結構的順應性，塔式起重機在旋轉懸臂元件(回轉運動)時可能會表現出顯著的振蕩。即使操作者試圖使用模擬輸入設備(例如操縱桿)平緩地逐步增加速度參考值，也可能發生振蕩。操作者需要大量的技能和實踐來隱含地學習起重機的順應性，并且調整輸入以最小化振蕩。因此，可以對原始用戶輸入進行濾波。雖然這種濾波可以減輕柔性模式的激發，但它不可避免地會引起延遲。控制具有延遲的系統可能是困難的。如果你放開輸入設備，自然希望起重機立即停止。然而，由于濾波，起重機將繼續移動一段時間。再者，這種不直觀的行為需要時間和實踐才能習慣。以這種方式，問題從操作者隱含地必須學習起重機的順應性機械特性轉移到學習由濾波引起的時間延遲。雖然后者被認為更容易，但它仍然需要實踐，并且導致性能損失，因為操作者必須保守地行動(例如，緩慢接近目標位置以防止過沖)。

7、根據本發明的方法可以是輔助功能。這意味著，操作者完全負責起重機的運動。這意味著該方法不針對任何自主操作，因此不考慮感知和/或安全方面。該方法可以加快起重機的總體定位，因為與人工操作者相比，優化的軌跡生成和位置控制可以更快地移動而不引起振蕩，同時仍然給予操作者用于手動精細定位的控制。

8、在實施例中，懸臂元件從第一位置到第二位置的移動是手動地或自動地觸發的。備選地附加地或備選地，指示器元件從第一位置到第二位置的移動是手動地或自動地觸發的。

9、換句話說，懸臂元件可以由操作者直接控制。這意味著操作者通過操縱例如操縱桿或類似的控制設備來啟動懸臂元件的移動。當手動觸發懸臂元件的移動時，懸臂元件和指示器元件優選地至少在部分的移動的區域同時移動。這允許操作者在懸臂元件的移動期間看到懸臂元件的第二位置或停止/結束位置。指示器元件在懸臂元件之前移動到第二位置。更準確地說，指示器元件可以在前面運行，而懸臂元件可以在后面運行。指示器元件的第二位置是如果操作者在當時要中斷移動(例如通過放開操縱桿或將速度參考值設置為零)則懸臂元件將停止的位置。在這種情況下，第二位置也可以被描述為動態第二位置。由于輸入濾波，懸臂可能不會立即停止，但可能平緩地逐步降低速度。

10、備選地，在指示器元件處于第二位置之后，操作者手動地觸發懸臂元件的移動。附加地或備選地，懸臂元件可以由操作者以手動模式控制。基于可以在指示器元件處于第二位置之后所生成的計算出的運動輪廓，可以采用圖形顯示來可視化理想輸入。該圖形顯示可以例如在監視器上示出。這向操作者提供了輔助工具，因為操作者被提供有理想的軌跡來跟蹤。

11、備選地，懸臂元件可以基于計算出的運動輪廓自動地移動，該計算出的運動輪廓可以在指示器元件處于第二位置之后生成。在指示器元件處于第二位置之后，自動移動可以由操作者自動地或手動地觸發。第二位置也可以是動態位置。這意味著，盡管指示器元件還沒有停止，但懸臂元件可以開始移動。

12、在實施例中，可以在移動懸臂元件的同時提供聲學或觸覺反饋。對于預先編程的目標位置，一旦操作者朝著目標移動并且起重機已經到達位置(如果用戶在相應的時刻放開輸入設備，則該起重機將從該位置會聚到期望的目標)則可以觸發經由操縱桿的聲學信號或觸覺反饋。此外，可以采用力反饋操縱桿中的觸覺隊列，指示操作者是否遵循最佳可能的輸入軌跡。

13、在實施例中，指示器元件是起重機的一部分或被連接到起重機。優選地，指示器元件是可移動的，例如線性的或可旋轉的，被連接或被布置在起重機處。指示器元件可以是構造性的部分。指示器元件可以是突出元件，例如腹板元件或類似的硬件元件。指示器元件也可以被描述為標記元件或指針元件。當操作起重機時，指示器元件優選地是可識別的或可見的。在靜止時，指示器元件平行于懸臂元件。在運動中，指示器元件向前或遠離懸臂元件移動。如果操作者停止提供輸入，指示器元件將立即停止。接下來，懸臂元件跟隨指示器元件的移動。

14、在實施例中，指示器元件是數字指示器元件和/或虛擬指示器元件。換句話說，指示器元件可以是被顯示在例如平板式計算機或增強現實設備的監視器上的圖形元件。例如，圖形顯示器可以示出與硬件指示器相同的內容，但示出為指向對應方向的虛擬箭頭。當指示器元件被提供為圖形顯示器上的虛擬覆蓋層時，真實起重機的位置可以用示出起重機在預測停止位置處的位置的覆蓋層來圖示。指示器元件也可以被提供為數字顯示器。這可以是例如簡單的文本顯示，其可以例如以度為單位來示出所預測的額外距離。

15、在實施例中，指示器元件被配置為通過增強現實設備觀看。操作者可以使用具有增強現實覆蓋層的增強現實眼鏡或類似設備以將指示設備移動到第二位置。更準確地說，佩戴ar眼鏡的操作者可以將起重機在所預測的停止位置處的虛擬覆蓋層疊加到實際起重機的真實世界視圖。

16、在實施例中，懸臂元件的自動移動是受控移動。在實施例中，懸臂元件的移動包括防搖擺控制和/或濾波，特別是陷波濾波和/或輸入整形。防搖擺通常指負載搖擺。另一方面是防止激發起重機的機械結構的振蕩。在對輸入信號進行濾波的同時，跟蹤用戶輸入的歷史。基于此，想法是在每個時間步長處預先計算出如果用戶放開操縱桿(即產生u(t≥ti)＝0)則起重機將停下來的位置。

17、在速度參考值突然變為零的情況下，在未經濾波的情況下位置保持恒定。然而，這樣的速度參考值輪廓易于顯著地激發回轉振蕩。速度不會突然變為零，但速度參考值是以傾斜的步長變化的，這導致更少的回轉振蕩被激發。然而，這會導致意外的額外行進距離。

18、對于從最大/恒定速度突然切換到零速度的特殊情況，可以很容易地解析計算額外的行進距離。在一般情況下(任意用戶輸入、附加的速率限制器等)，仍然可以通過數值積分獲得解。為此，在運行時期間的每個時間步長處運行模擬，通過輸入濾波器傳輸來自操作者的用戶輸入的歷史，并且將所有未來輸入設置為零。模擬一直運行直到所預測的速度參考值變為零(如果濾波器具有有限的時間延遲，則該終端或最終時間是提前知道的，這是針對輸入濾波的情況)。這樣，可以考慮通用的輸入濾波，包括輸入整形器、陷波濾波器、速率限制器、低通濾波器等。通過對所預測的濾波速度參考值進行數值積分，獲得預測結束時起重機的位置。這對應于停止位置，即第二位置。由于停止距離的計算在計算量上很小，因此可以在線運行。如果需要實時執行，則可以增加模擬的采樣時間。這進一步加快了計算速度，但代價是預測精度的一些損失。

19、備選地，最終指示器停止位置的計算也可以用動態模型來完成，該動態模型描述了速度受控的理想剛性塔式起重機的動態。因此，根本不考慮結構順應性和負載搖擺。然后向該動態模型饋送操作者的未經濾波的用戶輸入。由于理想的剛性塔式起重機是速度控制的，并且控制器的動態比塔式起重機的動態快得多，因此實際回轉和小車位置與對應的手動速度參考值即時匹配。

20、在實施例中，指示器元件的移動是線性移動或圓周移動。例如，懸臂元件可以是塔式起重機或橋式起重機的懸臂元件。

21、本發明的另一方面涉及一種指示器元件，該指示器元件被配置為與起重機設備一起使用，其中該指示器元件被配置為指示懸臂元件的移動的結束位置。

22、本發明的另一方面涉及一種具有塔式起重機或橋式起重機的系統，該系統使用根據上述實施例中的一個實施例的方法。