DE69730943T2 - Measuring device for load vibrations - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Diese Erfindung betrifft einen Schwingverlagerungsdetektor zur Messung der Schwingverlagerung einer aufgehängten Last in einem Kran.These The invention relates to a swing displacement detector for measurement the swinging displacement of a suspended load in a crane.

Die Struktur eines herkömmlichen Krans ist in 3 gezeigt.The structure of a conventional crane is in 3 shown.

Wie in 3 gezeigt, ist eine Kranoberstruktur 1 auf dem Boden über Beine 2 abgestützt. Schienen 3 sind auf der Oberstruktur 1 angebracht und eine Laufkatze 4 ist beweglich auf den Schienen 3 getragen.As in 3 shown is a crane structure 1 on the floor over legs 2 supported. rails 3 are on the upper structure 1 attached and a trolley 4 is movable on the rails 3 carried.

Von der Laufkatze 4 hängt ein Seil 5 herab und eine aufgehängte Last 6 ist an dem vorderen Ende des Seils 5 angebracht, wodurch die aufgehängte Last 6 transportiert wird.From the trolley 4 hangs a rope 5 down and a suspended load 6 is at the front end of the rope 5 attached, reducing the suspended load 6 is transported.

Wenn ein automatischer Ablauf bei einem solchen Kran durchzuführen ist, ist eine Steuerung/Regelung notwendig, um die aufgehängte Last zur Ruhe zu bringen (d. h. das Ausschwingen zu stoppen). Um die Beruhigungssteuerung/regelung durchzuführen, ist es notwendig, die Relativverlagerung der Laufkatze 4 und der aufgehängten Last 6 als ein Rückführungs- bzw. Rückkopplungssignal zu messen.When an automatic operation is to be performed on such a crane, control is required to bring the suspended load to rest (ie, stop the decay). In order to perform the calming control, it is necessary to make the relative displacement of the trolley 4 and the suspended load 6 as a feedback signal.

Um diese Verlagerung der aufgehängten Last 6 zu messen, ist eine Markierung 11 an der aufgehängten Last 6 angebracht. Diese Markierung 11 wird mit einer an der Laufkatze 4 vertikal nach unten angebrachten Kamera 12 aufgenom men. Ein Bild der aufgenommenen Markierung 11 wird in einen Hängelastverlagerungsdetektor 15 eingegeben, welcher eine Bildverarbeitung des Bildes durchführt, um die Verlagerung x1 der Markierung 11 zu erfassen.To this shift of the suspended load 6 to measure is a mark 11 on the suspended load 6 appropriate. This mark 11 is with one at the trolley 4 vertically downwards mounted camera 12 taken up. An image of the recorded mark 11 becomes a suspended load displacement detector 15 which performs image processing of the image by the displacement x1 of the mark 11 capture.

Bei einem solchen Kran wird eine lange periodische Wellenkomponente, welche etwa 5 bis 10 Sekunden dauert, in Schwingungen des Seils 5 um die Befestigungsposition des Seils 5 an der Laufkatze 4 als einem Drehpunkt beobachtet.In such a crane, a long periodic wave component lasting about 5 to 10 seconds is vibrated in the rope 5 around the attachment position of the rope 5 at the trolley 4 observed as a fulcrum.

Jedoch stellt der Meßwert x1 der Schwingverlagerung, welcher auf der an der Laufkatze 4 angebrachten Kamera 12 basiert, ein Signal dar, welches die lange periodische Wellenkomponente, die Schwingungen des Seils 5, umfasst, welche von einer kurzen periodischen Wellenkomponente mit einer periodischen Wellenkomponente mit einer Periode von etwa 2 Sekunden überlagert sind, wie in 4 veranschaulicht.However, the measured value x1 of the swinging displacement, which on the on the trolley 4 attached camera 12 based, a signal representing the long periodic wave component, the vibrations of the rope 5 , which are superimposed by a short periodic wave component with a periodic wave component having a period of about 2 seconds, as in FIG 4 illustrated.

Der Grund ist folgender: Wie in 5 gezeigt, schwingt die durch die Beine 2 abgestützte Kranoberstruktur 1 horizontal infolge einer Verformung des Beins 2 (die Schwingung wird als Verlagerung x2 bezeichnet). Gemäß den Schwingungen schwingen auch die Laufkatze 4 und die an der Laufkatze 4 angebrachte Kamera 12 in der horizontalen Richtung. Somit wird die Verlagerung x2 aus den Schwingungen von der Kranoberstruktur 1 zur selben Zeit erfasst.The reason is the following: As in 5 shown, that swings through the legs 2 supported crane structure 1 horizontally due to a deformation of the leg 2 (the vibration is called displacement x2). Also, according to the vibrations swing the trolley 4 and those at the trolley 4 attached camera 12 in the horizontal direction. Thus, the displacement x2 from the vibrations of the crane structure 1 recorded at the same time.

Eine Steuerung/Regelung zur Beruhigung der aufgehängten Last 6 ist darauf gerichtet, die langen periodischen Schwingungen des Seils 5 zu stoppen. Eine solche kurze periodische Komponente wirkt als eine Störung in dem Rückführungssignal zur Steuerung/Regelung und stellt somit einen Faktor zur Verringerung der Steuer/Regelleistung dar.A control / regulation to calm the suspended load 6 is focused on the long periodic vibrations of the rope 5 to stop. Such a short periodic component acts as a disturbance in the feedback signal for control and thus provides a factor for reducing the control power.

Die GB-A-2,300,177 offenbart einen Fahrkran mit einer Vorrichtung zur Lastachwingungsverhinderung. Eine Schwingungsverhinderung wird unter Verwendung von Werten erreicht, welche für die Verlagerung und Geschwindigkeit der Last, die Position und Geschwindigkeit der Laufkatze und die Verlagerung und Geschwindigkeit des Krankörpers bestimmt werden. Diese sechs Werte werden in einer mathematischen Formel verwendet, welche einen Laufkatzengeschwindigkeitsbefehl liefert, d. h. einen Befehl, welcher bewirkt, dass sich die Laufkatze in einer solchen Weise bewegt, dass Schwingungen minimiert werden. Die Verlagerung der Last wird durch eine Kamera gemessen, welche eine mit der Last verbundene Markierung abbildet und die Geschwindigkeit der Last aus diesen Messungen ableitet. Die in dem Körper des Krans hervorgerufene Schwingung wird unter Verwendung eines Beschleunigungsmessgeräts gemessen: Die entsprechende Geschwindigkeit und Verlagerung werden unter Verwendung von Schlußfolgerungseinrichtungen festgestellt, welche einen Integrator und einen Filter umfassen. Folglich wird die Verlagerung indirekt unter Verwendung von zwei Integrationsoperationen festgestellt.The GB-A-2,300,177 discloses a traveling crane with a device for Lastachwingungsverhinderung. Vibration prevention is used of values achieved for the displacement and speed of the load, the position and speed the trolley and the displacement and speed of the crane body become. These six values are in a mathematical formula used which provides a trolley speed command, d. H. a command which causes the trolley to move in moves in such a way that vibrations are minimized. The displacement of the load is measured by a camera, which a mark associated with the load and the speed derives the load from these measurements. The in the body of the Crane induced vibration is measured using an accelerometer: The appropriate speed and displacement are being used of inference facilities which comprise an integrator and a filter. Consequently, the relocation becomes indirect using two Integration operations detected.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Hängelastschwingverlagerungsdetektor vorgesehen, umfassend: einen Schwingverlagerungsdetektor zur Erfassung einer Relativverlagerung zwischen einer Laufkatze und einer aufgehängten Last in einem Kran, welcher die aufgehängte Last durch ein Seil oder dergleichen aufhängt; einen Kranoberstrukturverlagerungsdetektor zur Erfassung der Verlagerung einer Kranoberstruktur, welche die Laufkatze von der Bodenoberfläche abstützt; und ein arithmetisches Mittel, um als Eingaben den Messwert der Hängelastverlagerung durch den Schwingverlagerungsdetektor und den Messwert der Kranoberstrukturverlagerung durch den Kranoberstrukturverlagerungsdetektor zu empfangen, und um den Messwert der Hängelastverlagerung basierend auf der Differenz zwischen dem Messwert der Hängelastverlagerung und dem Messwert der Kranoberstrukturverlagerung zu korrigieren, und wobei der Schwingverlagerungsdetektor eine an der Laufkatze angebrachte Kamera umfasst, welche so angeordnet ist, dass sie eine an der Last angebrachte Markierung abbildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Kranoberstrukturverlagerungsdetektor eine an der Kranoberstruktur angebrachte Kamera umfasst, welche so angeordnet ist, dass sie eine an dem Boden angebrachte Markierung abbildet.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a suspension swinging displacement detector, comprising: a swinging displacement detector for detecting a relative displacement between a trolley and a suspended load in a crane suspending the suspended load by a cable or the like; a crane superstructure displacement detector for detecting the displacement of a crane superstructure that supports the trolley from the ground surface; and an arithmetic means for inputting the measured value of the suspension load displacement by the swinging displacement detector and the measured value of the crane superstructure displacement by the crane superstructural displacement detector and to correct the measured value of the suspension load displacement based on the difference between the measured value of the suspension load displacement and the measured value of the cranial superstructure displacement, and wherein the vibration displacement detector comprises a camera mounted on the trolley which is arranged to have a mark attached to the load characterized in that the crane structure displacement detector comprises a camera mounted on the crane structure arranged to image a marker attached to the ground.

Diese Ausführungsform besitzt den Oberstrukturverlagerungsdetektor zur Messung der Verlagerung der Kranoberstruktur und korrigiert basierend auf seinem Messwert den Messwert des Hängelastschwingverlagerungsdetektors. Somit kann der Detektor die Schwingungskomponente der Kranoberstruktur aus dem Meßwert der Schwingung der aufgehängten Last eliminieren, um auf diese Weise die Schwingungskomponente der aufgehängten Last sehr genau zu erfassen.These embodiment has the Oberstrukturverlagerungsdetektor for measuring the displacement Crane structure and corrected based on its reading the measured value of the suspended load swing displacement detector. Thus, the detector may be the vibration component of the crane superstructure from the measured value the vibration of the suspended Eliminate load, in this way the vibration component of the suspended Load very accurately.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine Strukturansicht eines Schwingverlagerungsdetektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 Fig. 10 is a structural view of a swinging displacement detector according to an embodiment of the present invention;

2 ist eine Ausgabecharakteristikansicht des Schwingverlagerungsdetektors, welcher die vorliegende Erfindung verkörpert; 2 Fig. 10 is an output characteristic view of the swing displacement detector embodying the present invention;

3 ist eine Strukturansicht, welche die Kontur eines herkömmlichen Schwingverlagerungsdetektors zeigt; 3 Fig. 10 is a structural view showing the contour of a conventional swing displacement detector;

4 ist eine Ausgabecharakteristikansicht des herkömmlichen Schwingverlagerungsdetektors; und 4 Fig. 10 is an output characteristic view of the conventional swing displacement detector; and

5 ist eine Ansicht, welche die Art und Weise einer Schwingung einer Kranoberstruktur zeigt. 5 Fig. 10 is a view showing the manner of vibration of a crane top structure.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION THE PREFERRED EMBODIMENTS

Eine Strukturansicht eines Schwingverlagerungsdetektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt. Denselben Teilen wie bei der oben erwähnten früheren Technologie sind dieselben Zahlen und Symbole zugewiesen und ihre Erläuterungen werden weggelassen.A structural view of a swing displacement detector according to an embodiment of the present invention is shown in FIG 1 shown. The same parts as in the above-mentioned prior art are assigned the same numbers and symbols, and their explanations are omitted.

Wie in der Zeichnung gezeigt, ist eine Markierung 13 an dem Boden angebracht und eine Bodenoberflächenmarkierungskamera 14 ist an einer Kranoberstruktur 1 angebracht.As shown in the drawing, is a mark 13 attached to the floor and a floor surface marker camera 14 is on a crane structure 1 appropriate.

Die Bodenoberflächenmarkierungskamera 14 nimmt die Markierung 13 auf und sendet ihr Bildsignal an den Oberstrukturverlagerungsdetektor 16.The floor surface marker camera 14 take the mark 13 and sends its image signal to the Oberstrukturverlagerungsdetektor 16 ,

Der Oberstrukturverlagerungsdetektor 16 führt eine Bildverarbeitung des Signals durch, um die Verlagerung der Markierung 13 zu bestimmen, d. h. die Relativverlagerung zwischen der Oberstruktur 1 und dem Boden.The Oberstrukturverlagerungsdetektor 16 performs image processing of the signal to shift the mark 13 to determine, ie the relative shift between the upper structure 1 and the floor.

Eine Hängelastverlagerung x1, welche von einem Hängelastverlagerungsdetektor 15 erfasst wird, und eine Oberstrukturverlagerung x2, welche von dem Oberstrukturverlagerungsdetektor 17 erfasst wird, werden jeweils zu einer Recheneinheit bzw. arithmetischen Einheit 17 gesendet.A suspension load displacement x1, which depends on a suspended load displacement detector 15 is detected, and a Oberstrukturverlagerung x2, which of the Oberstrukturverlagerungsdetektor 17 is detected, each become a computing unit or arithmetic unit 17 Posted.

Die arithmetische Einheit 17 berechnet die Differenz zwischen der Hängelastverlagerung x1 und der Oberstrukturverlagerung x2.The arithmetic unit 17 calculates the difference between the suspension load displacement x1 and the upper structure displacement x2.

Der Messwert x1 der Hängelastverlagerung von dem Hängelastverlagerungsdetektor 15 ist ein Wert, welcher die Schwingverlagerung der aufgehängten Last umfasst, die von der Verlagerung der Oberstruktur 1 überlagert ist, wie in 2 gezeigt.The measured value x1 of the suspension load displacement from the suspension load displacement detector 15 is a value which includes the swinging displacement of the suspended load caused by the displacement of the upper structure 1 is superimposed, as in 2 shown.

Der Oberstrukturverlagerungsdetektor 16 misst andererseits die Relativverlagerung zwischen der Markierung 13 und der Oberstruktur, nämlich die Schwingverlagerung der Oberstruktur relativ zur Bodenoberfläche.The Oberstrukturverlagerungsdetektor 16 on the other hand, measures the relative displacement between the mark 13 and the top structure, namely the swinging displacement of the top structure relative to the ground surface.

Hieraus wird die Differenz zwischen der Hängelastverlagerung x1 und der Oberstrukturverlagerung x2 sequenziell durch die arithmetische Einheit 17 berechnet, wodurch ein korrigierter Wert x3 der Hängelastverlagerung, welcher durch die Schwingungen der Oberstruktur 1 nicht beeinflusst ist, wie in 2 gezeigt, erhalten werden kann.From this, the difference between the suspension load displacement x1 and the upper structure displacement x2 is sequentially determined by the arithmetic unit 17 calculated, whereby a corrected value x3 of the suspension load displacement, which by the vibrations of the upper structure 1 is not affected, as in 2 shown can be obtained.

Wie konkret basierend auf der Ausführungsform beschrieben, entfernt die vorliegende Erfindung die Schwingungskomponente der Kranoberstruktur von dem Messwert der Schwingung der aufgehängten Last. Somit kann sie selbst für einen Kran mit einer Schwingungskomponente in der Kranstruktur einen sehr genauen Hängelastschwingverlagerungsdetektor darstellen.As specifically, based on the embodiment described, the present invention removes the vibration component the crane structure from the measured value of the vibration of the suspended load. Thus, she herself for a crane with a vibration component in the crane structure a very accurate suspension swinging displacement detector represent.

Claims (1)

Hängelastschwingverlagerungsdetektor für einen Kran mit einer Laufkatze (4), welche eine Last (6) durch ein Seil (5) oder dgl. aufhängt, wobei der Hängelastschwingverlagerungsdetektor umfasst: einen Schwingverlagerungsdetektor (15) zur Erfassung einer Relativverlagerung (x1) zwischen der Laufkatze (4) und der aufgehängten Last (6); einen Kranoberstrukturverlagerungsdetektor (16) zur Erfassung der Verlagerung einer Kranoberstruktur (1), welche die Laufkatze (4) von der Bodenoberfläche abstützt; und ein arithmetisches Mittel (17), um als Eingaben den Messwert (x1) der Hängelastverlagerung durch den Schwingverlagerungsdetektor (15) und den Messwert (x2) der Kranoberstrukturverlagerung durch den Kranoberstrukturverlagerungsdetektor (16) zu empfangen, und um den Messwert (x1) der Hängelastverlagerung basierend auf der Differenz zwischen dem Messwert (x1) der Hängelastverlagerung und dem Messwert (x2) der Kranoberstrukturverlagerung zu korrigieren, und wobei der Schwingverlagerungsdetektor (15) eine an der Laufkatze (4) angebrachte Kamera (12) umfasst, welche so angeordnet ist, dass sie eine an der Last (6) angebrachte Markierung (11) abbildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Kranoberstrukturverlagerungsdetektor (16) eine an der Kranoberstruktur (1) angebrachte Kamera (14) umfasst, welche so angeordnet ist, dass sie eine an dem Boden angebrachte Markierung (13) abbildet.Suspension load swing displacement detector for a crane with a trolley ( 4 ), which is a load ( 6 ) through a rope ( 5 ) or the like, wherein the suspended load swing displacement detector comprises: a swing displacement detector (10) 15 ) for detecting a relative displacement (x1) between the Trolley ( 4 ) and the suspended load ( 6 ); a crane superstructure displacement detector ( 16 ) for detecting the displacement of a crane superstructure ( 1 ), which the trolley ( 4 ) is supported by the soil surface; and an arithmetic mean ( 17 ) as inputs the measured value (x1) of the suspension load displacement by the swing displacement detector ( 15 ) and the measured value (x2) of the crane superstructure displacement by the crane superstructure displacement detector ( 16 ) and to correct the measured value (x1) of the suspension load displacement based on the difference between the measured value (x1) of the suspension load displacement and the measured value (x2) of the crane structure displacement, and wherein the vibration displacement detector ( 15 ) one on the trolley ( 4 ) attached camera ( 12 ), which is arranged so that one of the load ( 6 ) mark ( 11 ), characterized in that the crane superstructure displacement detector ( 16 ) one at the crane structure ( 1 ) attached camera ( 14 ) which is arranged so that it has a mark ( 13 ) maps.