塔式回轉起重機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及起重機尤其是塔式回轉起重機，其具有可繞直立軸線旋轉的起重機吊臂，在該起重機吊臂上可行駛地布置有起重機小車，從所述起重機小車釋放出與起重吊鉤相連的升降索，以及該起重機還具有用于確定起重吊鉤位置的起重吊鉤位置確定裝置。
【背景技術】
[0002]塔式回轉起重機可設有至少近似平放的起重機吊臂，其被直立延伸的塔承載且可繞塔的直立縱軸旋轉。在所謂的頂部旋轉式起重機中，吊臂相對于塔旋轉，而在底部旋轉式起重機中，整個塔和與其連接的吊臂旋轉。起重吊鉤與塔軸線的距離可借助能沿吊臂移動的起重機小車和由所述起重機小車釋放出且與起重吊鉤相連的升降索進行調節。
[0003]由于各種原因，在這里希望通過起重吊鉤位置確定裝置來盡量精確地確定起重吊鉤的確切位置。這對于以下情況是有利的，當起重吊鉤因為位于例如墻后而無法被起重機司機看到以及當起重機小車位置不再完全與起重吊鉤位置一致時，就是說在豎向上不一致(顯然，由于起重吊鉤的降低深度，起重吊鉤的高度位置和起重機小車的高度位置不同)。起重吊鉤位置與起重機小車位置的這種偏移可有不同原因，例如升降索的不直走向或動力學偏移，如貨物擺動或由于風力作用而偏移。此外，根據待完成的任務的不同，僅相對于起重機小車和/或相對于起重機確定吊鉤位置可能就夠了，例如為了抑制擺動，但也可能要求起重吊鉤空間絕對位置，例如為了在貨物處理過程中實現自動化工作。除了這種出于控制目的的對起重吊鉤位置信號的這些應用，還可通過確定起重吊鉤位置實現更高的安全性，因為所述貨物可被永久監視，在此或許也可以獲得降低深度傳感器的冗余。
[0004]此外，光學探測吊鉤位置是現有技術已知的。例如JP9-142773示出一種起重機，在其放出升降索的吊臂端部裝有向下觀瞄的照相機，照相機的觀察方向被調節以跟隨起重吊鉤的擺動，以便起重機司機始終能通過照相機看到起重吊鉤。DE19725315C2描述一種冶金起重機，其具有相對于支架可移動的小車行走機構，升降索從其放出。在支架處布置多個照相機，其觀察范圍足以能在不同的小車行走機構位置處探測到起重機吊鉤。在這樣的冶金起重機中，將要到達的位置被相對固定地預定，因而待處理的圖像數據量保持為可控的。但如果這樣的系統被用于塔式回轉起重機，將產生難以處理的大量數據。
[0005]此外，由文獻W02005/082770A1知道一種塔式回轉起重機，在其起重機小車上裝有向下觀瞄的照相機，以向起重機司機顯示起重吊鉤周圍環境的視頻圖像，從而起重機司機能更清楚看到在運動方向上的障礙。該照相機系統用于障礙物可視化或起重機司機須駛向的下降區域或吊起區域的可視化，但吊鉤相對于起重機的位置或空間絕對位置此時未被確定。
[0006]DE4190587C2描述一種船用集裝箱起重機，其中，起重吊鉤位置借助照相機來確定，該照相機被裝在起重機繩索的吊具上。此外，在被吊起的集裝箱上裝有通過照相機探測的多個向上發光的光源。但這在吊裝例如通常明顯比集裝箱小的建材產品的起重機如塔式回轉起重機時不是輕易可行的，因為在此沒有大面積的集裝箱頂面可供使用。
[0007]DE10245970A1按照相似方式以光源工作，此時還從上方用一個光源照亮貨物。其它裝在將被起吊的貨物上的光源只有當貨物被上方光源照射時才向上發出光信號至吊具，可以說作為光學回聲。
[0008]最后，US6351720B1示出一種集裝箱起重機，其中，貨物位置借助多個照相機來確定，其中一個所述照相機裝在起重機的起重機小車上，其中另一個照相機裝在起重機的起重機架上，以便能考慮起重機的扭轉。但這導致成本很高的數據處理，而且存在如下問題，所述第二個照相機因障礙物等具有有限的視野。
【發明內容】
[0009]本發明基于以下任務，提出一種改進的、上文所述類型的塔式回轉起重機，其避免現有技術缺點并以有利方式改進現有技術。尤其應實現改進的起重吊鉤位置確定，所述位置確定只需有限的數據處理量和進而有限的處理器能力就夠了，同時在沒有過多時間延遲情況下準確地確定位置。
[0010]根據本發明，該任務通過根據權利要求1所述的塔式回轉起重機完成。本發明的優選實施例是從屬權利要求的主題。
[0011]即提出了，借助照相機來光學確定起重吊鉤位置，所述照相機安裝在起重機小車上并從起重機小車起在預定的且已知的觀察方向上向下觀瞄起重吊鉤。此外，在照相機圖像中的起重吊鉤位置由圖像分析單元來確定。由照相機圖像中的起重吊鉤位置和起重機小車位置，分析機構隨后確定實際的起重吊鉤位置。因此，本發明源于以下考慮，在預定的安裝在起重機小車上的照相機的觀察方向的情況下，起重吊鉤在照相機圖像中的位置對應于起重吊鉤相對于起重機小車的位置和/或起重吊鉤相對于起重機小車的位置的量度，因此在補充考慮上述起重機小車位置的情況下，可以確定起重吊鉤的空間絕對位置。若照相機從起重機小車起精確地垂直向下觀瞄，則起重吊鉤在照相機圖像中的位置和/或所述起重吊鉤從照相機圖像中心的位置偏移是起重吊鉤相對于起重機小車的橫向移位和/或水平移位的量度，其中所述起重吊鉤相對于起重機小車的水平移位可如此來確定，即要考慮起重吊鉤的各降低深度，即起重吊鉤與起重機小車的距離以及照相機的可調變焦系數。優選無需多個照相機或源自不同視軸的圖像，因為位置確定可只借助一個照相機和/或僅由一個照相機圖像來實現，由此可觀地節省了處理能力。
[0012]在這種情況下，起重吊鉤距起重機小車的距離可通過多種方式來確定。一方面，起重吊鉤的降低深度可通過釋放出的升降索長度來確定，起重吊鉤的降低深度即使在不是很筆直的升降索走向情況下也會提供對于起重吊鉤距起重機小車和/或起重吊鉤距安裝于起重機小車上的照相機的距離來說足夠準確的量度，以便通過所述起重吊鉤距起重機小車的距離并通過在照相機圖像中確定的起重吊鉤圖像位置和/或起重吊鉤與圖像中心之間的位移來確定起重吊鉤相對于起重機小車的實際相對位置和/或實際水平移位。
[0013]作為替代或補充，起重吊鉤距起重機小車和/或安裝在起重機小車上的照相機的距離也可由照相機圖像自身來確定，尤其借助圖像分析單元，所述圖像分析單元在照相機圖像中確定所述起重吊鉤和/或與之相連的附件例如按規定位于起重吊鉤附近的滑輪或起重機其它構件和/或與之相關的標記的圖像顯示的像素數和/或起重吊鉤或所述標記的附件的尺寸。在已知起重吊鉤尺寸和/或已知附件尺寸或標記尺寸的情況下，可基于照相機變焦系數和像素數和/或在照相機圖像中的顯示尺寸來很精確地確定起重機吊鉤和/或附件或標記的距離。作為降低深度確定的替代方式，還可借助像素計數實現對起重吊鉤距起重機小車的距離的確定，例如根據升降索釋放長度，以實現用于起重吊鉤降低深度確定的冗余系統，進而提高安全性。但如有必要，也可替代地規定借助像素分析的光學確定。
[0014]在由照相機提供的照相機圖像中識別起重吊鉤基本上可用多種方式實現，例如通過像素分析和/或輪廓分析和/或顏色分析。尤其可確定與起重吊鉤和/或與其相連的附件如繩索滑輪或特定標記對應的像素圖案、以及起重吊鉤和/或與其相連的附件的外形輪廓和顏色。在這種情況下，在圖像處理中使用眾所周知的算法如二元圖像顯示、邊緣檢測或特征選擇，以分析照相機圖像。為了提高發現概率和/或簡化起重機吊鉤或裝在其上的標記的識別，也可對所提供的圖像進行光譜分析，例如可對反射性進行分析。
[0015]為使在照相機圖像中找到起重吊鉤變得檢測，圖像分析單元可包括用于確定從起重機小車釋放出的升降索的繩索走向的繩索走向確定機構。從起重機小車釋放出的升降索在所提供的照相機圖像中通常具有非常典型的輪廓，所述輪廓呈很狹窄的、長直線和/或彎曲很輕微的、長而窄的線的形式，其起點由于在起重機小車處轉向而在照相機圖像中位于相對窄的環繞范圍內，由此可被輕易識別。尤其是從起重機小車釋放出的升降索因通常在起重吊鉤和/或滑輪處穿過而在照相機圖像中產生兩條呈銳角或圓錐形會聚的線，起重吊鉤的至少大概位置可假定位于所述線的交點處。