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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewegen einer Last mit einem Kran sowie einen entsprechenden Kran hierzu.
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Mit Kranen ist es oft schwierig, eine an einem Kranhaken hängende Last um Hindernisse, wie Gebäudekanten oder Ähnliches, herumzuführen. Hierbei sind nämlich oft geradlinige Fahrbewegungen des Lasthakens notwendig, bei denen ein Kranfahrer viele Kranaktuatoren gleichzeitig mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ansteuern muss. Dies gelingt meist nur erfahrenen und gut ausgebildeten Kranführern stellt aber üblicherweise für diese eine herausfordernde Tätigkeit dar. So kann es erforderlich sein, dass für eine geradlinige Bewegung des Lasthakens und der daran angehängten Last mitunter gleichzeitig eine Wippbewegung, eine Hebebewegung, ein Drehen des Oberwagens des Krans und eine Teleskopierbewegung des Kranauslegers erforderlich sind. Durch gleichzeitiges Steuern der vorstehend aufgeführten Bewegungen kann eine geradlinige Bewegung bei einer konstanten Lasthöhe ausgeführt werden.
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Die US 2015 / 0 249 821 A1 offenbart ein Verfahren zum Bewegen eine Last mit einem Kran, in dem kein ortsfestes Hindernis-Koordinatensystem existiert. Es werden lediglich (zu extrahierende) Punkte in dem Kamera-Koordinatensystem definiert.
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Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung solche geradlinigen Bewegungen, wie sie meist beim Umfahren eines Hindernisses mit dem Lasthaken an einem Einsatzort des Krans auftreten, auch für weniger geübte Kranführer möglich zu machen, sodass auch anspruchsvolle Lastfahrten ohne zeitliche Verzögerungen durchführbar sind und die mit einem Kran in Verbindung stehenden Arbeitsabläufe beschleunigt werden.
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Die vorstehend aufgeführte Problematik wird mit Hilfe eines Verfahrens überwunden, das sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bewegen einer Last mit einem Kran wird ein Ursprungskoordinatensystem in dem Kran definiert, ein Hinderniskoordinatensystem definiert, das mit einem Einsatzort der Lastbewegung fest verknüpft ist, ein Bezug des mindestens einen Hindernis-Koordinatensystems mit dem Ursprungskoordinatensystem hergestellt, ein Verfahrweg der Hakenflasche, an der vorzugsweise eine Last angehängt ist, mit Hilfe des ortsfesten Hinderniskoordinatensystems vorgegeben, und der Fahrweg aus dem Hinderniskoordinatensystem in Aktuatoransteuerungen des Krans zum entsprechenden Bewegen der Last umgerechnet.
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Vorteilhaft ist hieran, dass der Verfahrweg der Last mit Hilfe des ortsfesten Hinderniskoordinatensystems vorgegeben wird, beispielsweise also durch eine Eingabe über ein berührungsempfindliches Display, wodurch die Notwendigkeit der Eingabe von parallelen und in ihrer Geschwindigkeit verschiedenen Ansteuerimpulsen der mehreren Kranantriebe entfällt. Die einzelnen Ansteuerimpulse werden mit Hilfe einer Umrechnung aus dem Hinderniskoordinatensystem erlangt, die als Ergebnis die Aktuatoransteuerungen der mehreren Aktuatoren des Krans für eine entsprechende Bewegung in dem ortsfesten Hinderniskoordinatensystem ergibt. Da das Eingeben des Verfahrwegs mit Hilfe des ortsfesten Hinderniskoordinatensystems auch für ungeübte Kranfahrer leicht verständlich ist, sind auch komplizierte Lastbewegungen problemlos möglich. So kann bspw. der gewünschte Verfahrweg aus Sicht einer Vogelperspektive des Kraneinsatzorts eingegeben werden.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass in dem Verfahren weiter die Position und vorzugsweise die Orientierung der zu bewegenden Last in dem Hindernis-Koordinatensystem erfasst wird.
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Nach einer vorteilhaften Modifikation der Erfindung umfassen die Aktuatoransteuerungen zum Bewegen der Last das einzelne oder das gemeinsame Betätigen einer Wippbewegung, einer Hebewegung, einer Drehbewegung des Oberwagens eines Krans und/oder einer Teleskopierbewegung eines Kranauslegers.
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Die vorliegende Erfindung ist auf die vorstehend aufgeführten exemplarischen Kranbewegungen nicht beschränkt, sondern kann darüber hinaus gehend auch nicht aufgeführte Kranbewegungen und Ansteuerbefehle, die beim Verfahren einer Last von Vorteil sind, enthalten. Dem Fachmann ist klar, dass sämtliche für eine Bewegung der Last heranzuziehende Freiheitsgrade des Krans nutzbar sind.
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Vorzugsweise ist nach dem Verfahren ferner vorgesehen, dass, falls der umzurechnende Verfahrweg mittels mehrerer Aktuatoransteuerungssätze umsetzbar ist, der finalen Satz an Aktuatoransteuerungen auf Grundlage von Vorgaben erlangt wird, die vorzugsweise eine maximale Traglast, eine maximale Geschwindigkeit und/oder einen minimalen Energieverbrauch umfassen.
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So kann es vorkommen, dass der umzurechnende Verfahrweg durch verschiedene Kombinationen von Kranbewegungen durchführbar ist. Um eine solche Mehrdeutigkeit aufzulösen wird dann ein bezüglich einer Vorgabe optimierter Verfahrweg gewählt, der beispielsweise die größten Traglastreserven aufweist oder die höchste Verfahrgeschwindigkeit zulässt.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ferner das Ursprungs-Koordinatensystem fest mit dem Kran verknüpft ist und wobei die räumliche Beziehung von Ursprungskoordinatensystem und Hinderniskoordinatensystem einer Kransteuerung zur Kenntnis gebracht wird. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass das Ursprungskoordinatensystem in der Mitte eines Drehkranzes des Krans liegt.
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Indem die räumliche Beziehung von Ursprungskoordinatensystem, also die Position und Ausrichtung des Krans, gegenüber dem Hinderniskoordinatensystem einer Kransteuerung zur Kenntnis gebracht wird, ist diese nun in der Lage, die Ausrichtung und die Lage des Krans in das Hinderniskoordinatensystem zu überführen. Somit weist das Hinderniskoordinatensystem neben den topografischen und baulichen Besonderheiten der Kranumgebung sowie der Last auch den Kran selbst auf und kann so auf einfache Art und Weise Traglastberechnungen oder dergleichen durchführen, da sämtliche relevante Objekte mit ihrer Position und Ausrichtung in dem Hinderniskoordinatensystem bekannt sind.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass ferner ein Hakenflaschenkoordinatensystem definiert wird, das fest mit der Hakenflasche des Krans verknüpft ist, wobei vorzugsweise eine Verschiebung und eine Drehung des Hakenflaschenkoordinationssystems zu dem fest mit dem Kran verknüpften Ursprungskoordinatensystem zurückgerechnet werden kann, vorzugsweise durch die Kransteuerung. Da das Hakenflaschenkoordinatensystem aufgrund der Stellungen der Aktuatoren des Krans durch die Kransteuerung immer in eine räumliche Beziehung zu dem Ursprungkoordinatensystem des Krans bringbar ist, ist es möglich, bestimmte charakteristische Punkte des Hinderniskoordinatensystems mit der Hakenflasche bzw. dem damit verknüpften Hakenflaschenkoordinatensystem anzufahren und so auf eine unkomplizierte Art und Weise einen oder mehrere charakteristischen Punkte des Hinderniskoordinatensystems der Kransteuerung bekannt zu machen. Dadurch ist es möglich, das Hinderniskoordinatensystem auch bei verfahrbaren Kranen korrekt in der Kransteuerung aufzunehmen. Dies geschieht beispielsweise durch das lotrechte Anordnen der Hakenflasche über einem charakteristischen Punkt des Ursprungs des Hinderniskoordinatensystems (wie eine Gebäudekante oder dergleichen). Die Kransteuerung erlangt mit dem Wissen der für diese Hakenflaschenposition erforderlichen Ansteuerungen des Krans die notwendigen Informationen, um das Hinderniskoordinatensystem in das mit dem Kran fest verknüpften Ursprungskoordinatensystem korrekt zu positionieren bzw. dieses darin einzupflegen. Das Einmessen des Hindernisses mit der Hakenflasche erfolgt in das zuerst vorhandene Ursprungskoordinatensystem des Krans. Beim Einmessen des Hindernisses ergibt sich ein Hinderniskoordinatensystem, das somit einen Bezug zum Ursprungskoordinatensystem aufweist und in dieses eingepflegt werden kann.
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Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass zum Definieren bzw. Bekanntmachen des Hinderniskoordinatensystems in der Kransteuerung (bzw. dem Ursprungskoordinatensystem) eine Kamera am Auslegerkopf verwendet wird, wobei vorzugsweise zum Bekanntmachen des Hinderniskoordinatensystem in einer Kransteuerung des Krans das Hakenflaschenkoordinatensystem deckungsgleich zum dem dem Kran nocht nicht bekannten Hinderniskoordinatensystem ausgerichtet wird. Befindet sich das Hakenflaschenkoordinatensystem aufgrund von Bedienereingabe an der richtigen Stelle und ist auch korrekt ausgerichtet, kann durch eine weitere Bedienereingabe die eingenommene Position und Ausrichtung des Hakenflaschenkoordinatensystems als Ursprung des Hinderniskoordinatensystems festgehalten werden und in das Ursprungskoordinatensystem eingepflegt werden. Mit Hilfe der Kamera lässt sich auf besonders einfache Art und Weise rasch überblicken, ob der an einem charakteristischen Merkmal des Hinderniskoordinatensystems gesetzte Hinderniskoordinatensystem-Ursprung mit dem Ursprung des Hakenflaschenkoordinatensystems deckungsgleich ist. Da auch die Orientierung des Hinderniskoordinatensystems mit Hilfe von charakteristischen Merkmalen des Einsatzortes festgelegt ist (bspw. mit Hilfe einer Gebäudekante oder -ecke), kann so das Hinderniskoordinatensystem der Kransteuerung eindeutig zur Kenntnis gebracht werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das bekannte Hakenflaschenkoordinatensystem in einem auf einem Bildschirm dargestellten Kamerabild dupliziert. Dieses Duplikat wird mit Hilfe von Nutzeringaben, vorzugsweise über Tastenbedienung, geeignet verdreht und verschoben. Befindet es sich an der richtigen Stelle wird es zum Hinderniskoordinatensystem. Dies geschieht vorzugsweise indem über eine Benutzereingabe die aktuelle Lage (vorzugsweise Orientierung und Position) des Hakenflaschenflaschenkoordinatensystems als Ursprung des Hinderniskoordinatensystems festgelegt wird, der dann fest in dem Ursprungskoordinatensystem angeordnet ist.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es demnach ferner möglich zum Ausrichten des Hakenflaschenkoordinatensystems an dem Hinderniskoordinatensystem charakteristische Merkmale des Einsatzorts zu nutzen, vorzugsweise eine Gebäudekante oder eine andere topografische bzw. bauliche Besonderheit an dem Einsatzort. Vorzugsweise wird das mit der Last zu umfahrende Hindernis hierfür herangezogen. Demnach ist es der Kransteuerung möglich, den Kran mit seinem Ursprungskoordinatensystem in das Hinderniskoordinatensystem einzupflegen und so gewünschte Verfahrbewegungen einer Last, die im Hinderniskoordinatensystem eingegeben werden, mit Hilfe einer Umrechnung durchzuführen. Vorzugsweise entspricht das Hinderniskoordinatensystem einem Lageplan und/oder einem Baustellenplan.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass zum Erfassen des Hinderniskoordinatensystems in der Kransteuerung der Ursprung des Hakenflaschenkoordinatensystems genutzt wird, um mit diesem den Ursprung des Hinderniskoordinatensystems sowie einen Punkt einer Achse auf dem Hinderniskoordinatensystem der Kransteuerung bekannt zu machen (bspw. im 2-D-System oder im 3-D-System je ein Punkt auf 2 Achsen). Dadurch werden auch die Orientierung und die Lage des Hinderniskoordinatensystems in eindeutiger Weise der Kransteuerung zugeführt.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass zum Erfassen des Hinderniskoordinatensystems in der Kransteuerung Funk-GPS-Sender verwendet werden, die es im Zusammenspiel mit einem am Kran vorhanden Funk-GPS-Empfänger einer Kransteuerung des Krans erlauben, auf die Orientierung und die Lage des Hinderniskoordinatensystems zurück zu schließen.
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Nach einer weiteren optionalen Modifikation des Verfahrens wird vor dem Vorgeben des Verfahrwegs der Last durch einen Bediener der Kran in dem Hinderniskoordinatensystem angeordnet, und vorzugsweise wird ferner nach dem Vorgeben des Verfahrwegs der Last eine Traglastberechnung des Krans für den gewünschten Verfahrweg durchgeführt. Da im Zuge des Verfahrens die exakte Position des Krans in dem Hinderniskoordinatensystem der Kransteuerung bekannt gemacht werden kann, ist es dann auch möglich, eine für die vorliegende Situation gültige Traglastberechnung durchzuführen, die nicht auf geplante oder geschätzte wahrscheinliche Standorte des Krans basiert. Auch ist es nicht notwendig, den im Vorfeld für eine Traglastberechnung herangezogenen Kranstandort auf der Baustelle exakt anzufahren.
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Darüber hinaus ist nach einer Modifikation des vorliegenden Verfahrens möglich, dass für die Bewegung der Last ein Tandemhub zweier Krane vorgesehen ist. Dabei werden die Ursprungskoordinatensysteme beider Krane in ein gemeinsames Hinderniskoordinatensystem übertragen, vorzugsweise durch eine der vorstehend aufgeführten Varianten.
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Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass vor einem Verfahren der Last beide Krane miteinander über eine Datenverbindung gekoppelt werden, die zum Übertragen der Koordinaten der Hakenflasche des einen Krans (vorzugsweise im Hinderniskoordinatensystem) an den anderen Kran genutzt wird. Der andere Kran kann dann seine Bewegungen hierauf abstimmen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der andere Kran die Position seiner Hakenflasche in Abhängigkeit der Koordinaten im Hinderniskoordinatensystem der Hakenflasche des ersten Krans und in Abhängigkeit der gewünschten Ausrichtung der Last bewegt.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einer der vorgehend aufgeführten Varianten, wobei die Vorrichtung umfasst: Einen Kran zum Bewegen einer Last, eine Kransteuerung zum Steuern von Aktuatoren des Krans, ein Koordinatensystemerfassungsmittel zum Erfassen und Festlegen der Position und der Ausrichtung des Krans in einem ortsfesten Hinderniskoordinatensystem, das mit einem Einsatzort des Krans fest verknüpft ist, wobei die Kransteuerung dazu ausgelegt ist, auf Grundlage der erfassten Position und Ausrichtung des Krans in dem Hinderniskoordinatensystem eine Last zu verfahren.
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Vorzugsweise ist die Kransteuerung dazu ausgelegt, nach dem Erfassen und Festlegen der Position und der Ausrichtung des Krans in dem ortsfesten Hinderniskoordinatensystem eine Traglastberechnung für eine in dem Hinderniskoordinatensystem erfasste Last bzw. für eine Lastbewegung durchzuführen.
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Das Koordinatensystemerfassungsmittel kann dabei eine Hakenflasche sein, deren exakte Position und Ausrichtung gegenüber dem Ursprungskoordinatensystem des Krans der Kransteuerung bekannt ist. Das Ursprungskoordinatensystem ist dabei fest mit dem Kran verbunden und liegt typischerweise in der Mitte des Drehkranzes, wobei die Längsausdehnung des Krans parallel zu der Y-Achse und die Breitenrichtung des Krans parallel zu der X-Achse ist.
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Dem Fachmann ist klar, dass auch mehrere Hinderniskoordinatensysteme im Ursprungskoordinatensystem angelegt werden können.
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Weiter kann das „Hinderniskoordinatensystem“ auch ein nützliches Hinderniskoordinatensystem sein, wie zum Beispiel ein Tieflader, auf dem die Last abgelegt werden soll. Das Hinderniskoordinatensystem kann sich dabei an einem beliebigen Punkt der Baustelle bzw. in dem Ursprungskoordinatensystem befinden und dabei jede Art von Hindernis kennzeichnen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung für ein geradliniges Verfahren einer Last,
- 2: eine schematische Darstellung der mehreren Koordinatensysteme an einem Kran,
- 3: eine schematische Darstellung eines Verfahrprofils im Tandembetrieb,
- 4(a) - 4(c): eine erste Möglichkeit zum Definieren eines Hinderniskoordinatensystems im Kranbetrieb.
- 5: eine weitere Möglichkeit zum Definieren des Hinderniskoordinatensystems,
- 6: eine dritte Möglichkeit zum Definieren des Hinderniskoordinatensystems,
- 7(a) - 7(b): eine vierte Möglichkeit zum Definieren eines Hinderniskoordinatensystems,
- 8(a) - 8(c): visualisierte Planungsschritte zum Bewegen einer Last,
- 9(a) - 9(c): eine visualisierte Anordnung zum Heben einer Last,
- 10(a) - (d): Visualisierungen für die einzelnen Schritte zum Heben einer Last in einem Hinderniskoordinatensystem,
- 11 (a) - (c): eine schematische Darstellung zum Verfahren einer Last in einem Tandemhub nach der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung für ein geradliniges Verfahren einer Last entlang einer Kante eines Hindernisses. Dabei legt der Kranbediener die mit einem Pfeil dargestellte Richtung und ggf. die Geschwindigkeit der Bewegung fest. Die Steuerung errechnet dann, wie die einzelnen Achsen und Aktuatoren des Krans anzusteuern sind, damit die geradlinige Bewegung des Lasthakens bzw. der Last ausgeführt wird. Dem Fachmann ist klar, dass auch andere nicht geradlinige Verfahrwege automatisch verfahrbar sind, wie z.B. Kreise oder frei gezeichnete Linien. Sollte die Steuerung mehrere Lösungen zum Umsetzen des Verfahrwegs finden, da beispielsweise der Verfahrweg mit Hilfe einer Wippbewegung oder alternativ dazu mit einer Teleskopbewegung erreicht werden kann, wird eine solche Mehrdeutigkeit anhand unterschiedlicher vorgebbarer Vorgaben aufgelöst. So kann unter anderem hierfür die maximale Traglast während der Verfahrbewegung, eine maximale Verfahrgeschwindigkeit oder ein minimaler Energieverbrauch zum Auflösen einer solchen Mehrdeutigkeit herangezogen werden.
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Ferner ist in der 1 auch das Ursprungskoordinatensystem des Krans dargestellt, bei dem die Längsachse des Krans der Y-Achse dieses Koordinatensystems entspricht. Typischerweise liegt der Ursprung des Koordinatensystems auf der Drehachse des Oberwagens des Krans.
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Die in der Kransteuerung vorgenommene Umrechnung, die eine geradlinige Bewegung in dem Hinderniskoordinatensystem in entsprechende Ansteuerungen der Achsen und Aktuatoren des Krans vornimmt, greift typischerweise auf die Mittel der Koordinatentransformation und auch der Koordinatensystemtransformation zurück.
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2 ist eine schematische Darstellung, welche die mehreren Koordinatensysteme am Kran bzw. in seiner Umgebung zeigt. An einen Einsatzort eines Krans, also an einer Baustelle oder dergleichen, liegt typischerweise das ortsfeste Hinderniskoordinatensystem 120 vor, dessen topografische oder bauliche Eigenschaften zu oftmals anspruchsvollen Lastbewegungen führen.
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Darüber hinaus gibt es auch das kranseitige Ursprungskoordinatensystem dessen Ursprung in der Regel in der Drehkranzmitte ist. Als drittes in der 2 dargestelltes Koordinatensystem erkennt man das Hakenflaschenkoordinatensystem 130, das entsprechend der Orientierung und Ausrichtung der Hakenflasche bewegbar ist. Ferner ist darauf hinzuweisen, dass die Verschiebung und die Verdrehung des Hakenflaschenkoordinatensystems 130 zum Ursprungskoordinatensystem 100 anhand der Sensorik und der Geometrie der Bauteile, welche beide der Kransteuerung bekannt ist, von der Kransteuerung errechnet werden kann. Somit weiß die Kransteuerung zu jedem Zeitpunkt des Betriebs des Krans über die räumliche Beziehung des Hakenflaschenkoordinatensystems 130 zu dem Ursprungskoordinatensystem 100 Bescheid.
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Problematischer für die Kransteuerung ist dabei die Einbindung des Hinderniskoordinatensystems, da sich der Ursprung dieses Koordinatensystems in seiner Ausrichtung und seiner Lage je nach Positionierung des Krans am Einsatzort ändert. Eine Vorab geplante Positionierung des Krans auf der Baustelle wird von der späteren tatsächlichen Umsetzung immer abweichen. Zwar könnte man versuchen, den Kran an einer vorher vermessenen Stelle exakt zu positionieren, aber oftmals scheitert dies an der eingeschränkten Manövrierfähigkeit des Krans und anderen räumlichen Zwängen auf einer Baustelle. Hinzu kommt, dass eine so exakte Vorgabe des Kranplatzes äußerst umständlich ist und viel Zeit in Anspruch nehmen würde.
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Von daher ist es erforderlich, das Hinderniskoordinatensystem 120 der Kransteuerung am tatsächlichen Kraneinsatzort nach der Positionierung des Krans bekannt zu machen, damit Ursprungskoordinatensystem zusammen mit dem Hinderniskoordinatensystem 120 in eine räumliche Beziehung bringbar sind. Dabei muss das Hinderniskoordinatensystem 120 jedes Mal neu in der Kransteuerung definiert (bzw. Ausrichtung und Position des Hinderniskoordinatensystem der Kransteuerung bekannt gemacht) werden, wenn sich die Position des Krans (bzw. des Ursprungkoordinatensystems 100) verändern sollte.
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Die Verwendung des Hinderniskoordinatensystems 120 ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Verfahrbewegung gewünscht ist, die entlang einer geraden Linie erfolgen soll.
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Sind sämtliche Koordinatensysteme in der Kransteuerung bekannt, kann, wie anhand von 2 dargestellt, im Hinderniskoordinatensystem die Hakenflasche ganz einfach um eine Strecke von -12 m in Y-Richtung (des Hinderniskoordinatensystems) verfahren werden und anschließend um eine Strecke von +5 m in X-Richtung (des Hinderniskoordinatensystems) verfahren werden. Dabei wird die Hakenflasche von den verschiedenen Kranantrieben relativ zu ihrer aktuellen Position um die oben angegebenen Strecken im Hinderniskoordinatensystem verfahren. Dem Fachmann ist klar, dass dies auch im dreidimensionalen Raum gelingt, wenn der X- und der Y-Achse die hierzu erforderliche Z-Achse hinzugefügt wird.
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Alternativ dazu ist es auch möglich, absolute Punkte in dem Hinderniskoordinatensystem anzugeben, die durch eine Verfahrbewegung der Hakenflasche abgefahren werden sollen. So wäre es beispielsweise möglich, zwei Raumpunkte zu definieren, die an der Spitze der beiden Bewegungspfeile ausgehend von der Hakenflasche angeordnet sind, um das gewünschte Verfahrziel zu erlangen.
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3 ist eine schematische Darstellung eines Tandembetriebs, welcher mehrere Kranhübe mit mindestens zwei Kranen vorsieht. Auch hier ist es von Vorteil, wenn die beiden Krane auf ein und dasselbe Hinderniskoordinatensystem zurückgreifen können. Dann kann ganz einfach durch einen Bediener die Steuerung der mehreren Krane in dem Hinderniskoordinatensystem vorgenommen werden, ohne dass sich dieser in die jeweilige Orientierung des zu steuernden Krans eindenken muss. Mithilfe der Erfindung sind anspruchsvolle Verfahrwege im Tandemhub möglich und benötigen eine sehr viel geringere Vorlaufzeit. Auch ist das fehleranfällige gleichzeitige Steuern durch zwei Kranführer während eines Tandemhubs nicht mehr erforderlich.
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4(a) bis (c) stellt eine Möglichkeit dar, um das Hinderniskoordinatensystem im Kranbetrieb zu definieren. Dabei wird eine Kamera am Auslegerkopf angeordnet, die ausgehend vom Auslegerkopf nach unten Richtung Boden blickt. Durch eine Übertragung dieses Bilds der Kamera an die Kransteuerung erkennt man die Lage und die Orientierung der Hakenflasche, respektive des Hakenflaschenkoordinatensystems, welches ja fest mit der Hakenflasche verbunden ist. Das Hakenflaschenkoordinatensystem bzw. die Hakenflasche selbst kann über die Kransteuerung so am Einsatzort platziert werden, dass ein charakteristisches Merkmal des Kraneinsatzorts, der mit dem Hinderniskoordinatensystem verbunden ist, und als Ursprung des Hinderniskoordinatensystems dient, übereinander deckungsgleich angeordnet bzw. in Übereinstimmung gebracht werden, wobei die Position der Hakenflasche dann der Kransteuerung mitgeteilt wird.
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4(c) zeigt mit dem dicken Pfeil den mit der Hakenflasche zurückzulegenden bzw. zurückgelegten Weg, um das an der Kante des Hindernisses angeordnete Hinderniskoordinatensystem mit dem Hakenflaschenkoordinatensystem möglichst deckungsgleich abzubilden und es so in das Ursprungskoordinatensystem einzumessen. Dabei wird das bekannte Hakenflaschenkoordinatensystem in dem auf dem Bildschirm dargestellten Kamerabild dupliziert. Dieses Duplikat wird mittels Nutzereingaben, wie über eine Tastenbedienung, geeignet verdreht und verschoben. Ist es an der richtigen Stelle (nämlich an der Ecke des dargestellten Hindernisses, an dem das Hinderniskoordinatensystem bereits grafisch dargestellt ist), wird es durch eine erneute Benutzereingabe zum Hinderniskoordinatensystem. Der Kransteuerung sind dann über den Bauplan bzw. einen Einsatzplaner die auf dem Hinderniskoordinatensystem verknüpften Hindernisse (Gebäude, topografische Besonderheiten oder dergleichen) bekannt. In der Folge wird es dadurch ermöglicht, einen möglichen Verfahrweg über den Touchscreen einer Kransteuerung als Freikurve einzugeben, indem man mit dem Finger den Fahrweg ins Kranbild einzeichnet. In den dargestellten Figuren bezieht sich ein so eingezeichneter Fahrweg lediglich auf die voreingestellte Aufstellhöhe des Krans, da die Kamera die Höhe selbst nicht erfassen kann. Dies könnte aber beispielsweise mit Hilfe eines Höhensensors vorgesehen sein.
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Die Einbindung des Krans bzw. des Ursprungkoordinatensystems in das Hinderniskoordinatensystem erfolgt dabei über das Zurückrechnen derjenigen Position der Hakenflasche, an dem das Hakenflaschenkoordinatensystem mit dem Hinderniskoordinatensystem in Übereinstimmung bezüglich Position und Ausrichtung gebracht worden ist.
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5 zeigt eine zweite Möglichkeit um das Hinderniskoordinatensystem der Kransteuerung bekannt zu machen. Hierzu wird erneut mit dem Ursprung des Hakenflaschenkoordinatensystems auf den Ursprung des Hinderniskoordinatensystems verfahren, wobei die Orientierung der beiden Koordinatensysteme diesmal nicht einander entsprechen muss. Dieser Zustand wird der Kransteuerung mitgeteilt und es wird in einem anschließenden zweiten Schritt ein Punkt auf der X-Achse des Hinderniskoordinatensystems angesteuert, wobei dies ebenfalls der Kransteuerung mitgeteilt wird. In einem 3-D-System wird in einem weiteren Schritt dasselbe auch für einen Punkt der Y-Achse des Hinderniskoordinatensystems gemacht, sodass sich hieraus die Kransteuerung die korrekte Orientierung und die korrekte Lage des Hinderniskoordinatensystems errechnen kann.
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Eine dritte Möglichkeit zum Bekanntmachen des Hinderniskoordinatensystems wird in 6 gezeigt. Hierbei wird mindestens ein GPS-Sender 200 mit Funkübertragung zum Kran eingesetzt, die zumindest teilweise aktiv auf der Baustelle an vorgegebenen Punkten angebracht sind. Der Kran selbst besitzt ebenfalls mindestens einen GPS-Empfänger, der dazu ausgelegt ist, die Signale der GPS-Sender, welche am Hindernis angeordnet sind, zu empfangen. Hierdurch ist es möglich, auf das Hinderniskoordinatensystem 120 zu schließen. Dem Fachmann ist klar, dass sich hierfür sämtliche globale Positionierungssysteme und nicht lediglich GPS eignen.
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Ebenfalls kann ein Kompass in einer tragbaren Funkfernsteuerung für den Kran herangezogen werden, um die Ausrichtung -nicht jedoch die Position- von einem Hinderniskoordinatensystem und Ursprungskoordinatensystem der Kransteuerung bekannt zu machen. Dies wird beispielhaft anhand der 7(a) und (b) dargestellt. Dabei wird der in der Funkfernsteuerung eingebaute Kompass im Zusammenspiel mit einem ebenfalls im Kran vorhandenen Kompass 302 dazu verwendet, die Verdrehung von Kran und Fernsteuerung zu geografisch Nord zu ermitteln. Dies kann beispielsweise so geschehen, indem die Fernsteuerung mit einer Referenzfläche 301, die eben ausgebildet ist, gegen eine gewünschte Kante 315 am Hindernis gehalten wird (oder parallel zu dieser ausgerichtet wird). Im Folgenden wird dann mittels einer Taste der Verdrehwinkel gespeichert, sodass anhand der Verdrehung zum Kran und dem gespeicherten Verdrehwinkel zu geografisch Nord die Verdrehung zwischen den beiden berechnet werden kann.
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Damit erreicht man, dass mittels des Meisterschalters relativ in X oder Y der gespeicherten Position verfahren werden kann. Absolut kann hier jedoch nicht verfahren werden, da keine Information zur Verschiebung der beiden Koordinatensysteme bekannt ist. Demnach liegt auch nicht das Hinderniskoordinatensystem in der Kransteuerung mit Lage und Orientierung vor.
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Von der Erfindung ist auch der Fall umfasst, wonach mehrere der vorstehend dargestellten Möglichkeiten zum Definieren bzw. Bekanntmachen des Hinderniskoordinatensystems verwendet werden.
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8(a) bis (c) zeigen die Vorgehensweise zum Verfahren einer Last in einer Planungsphase. In einem Einsatzplanerprogramm, das an einem PC oder auch in der Kransteuerung ablaufen kann, wird ein Hinderniskoordinatensystem definiert (vgl. 8 (a)). Der dargestellte Rahmen soll dabei eine Anzeige des Einsatzplanerprogramms darstellen.
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Dazu wird das Hinderniskoordinatensystem an einer möglichst prägnanten Stelle des Kraneinsatzorts ausgerichtet, sodass in einem späteren Verlauf, wenn der Kran tatsächlich auf der Baustelle vor Ort ist, der Ursprung des Hinderniskoordinatensystems relativ einfach mit Hilfe der Hakenflasche in Übereinstimmung gebracht werden kann. Vorliegend gibt es ein rechteckig ausgebildetes Hindernis, bei dem eine Kante als Ursprung des Hinderniskoordinatensystems dienen soll. Die längere der beiden Rechteckkanten ist dabei gleich der Y-Achse, die Kürzere der X-Achse. Durch das Verwenden der markanten Stelle auf der Baustelle wird demnach das Einmessen später erleichtert. Besonders bietet sich hierbei eine Gebäudeecke oder eine Gebäudekante an.
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Darüber hinaus kann dann gegenüber dem Hindernis die Position der Last in dem Einsatzplanerprogramm definiert werden.
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8(b) zeigt das Positionieren eines Krans in dem Einsatzplanerprogramm.
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Diesem Schritt nachfolgend wird dann der Verfahrweg des Krans sowie wie weitere Zwischenpunkte (Anhängen der Last, Drehen der Last, etc.) definiert, wobei dies mit Hilfe eines Touchscreens oder einem anderen Eingabemittel erfolgen kann. Auf Grundlage der so bereitgestellten Informationen ist es in dem Einsatzplaner nun möglich, eine Traglastberechnung vorzunehmen. Diese hängt selbstverständlich vom verwendeten Typ des Krans ab.
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Die 9(a) bis (c) zeigen nun im Gegensatz zu den 8(a) bis (c) die tatsächliche Position des Krans auf einer Baustelle. Man erkennt, dass diese von der geplanten Position in dem Einsatzplanerprogramm abweicht, was jedoch bei Nutzung der Erfindung keine Schwierigkeiten mit sich bringt. 9(b) zeigt das Einmessen des Hinderniskoordinatensystems, mit einer der vorher beschriebenen Möglichkeiten. Dadurch ist es der Kransteuerung nun bekannt, wo der Kran in dem Baustellenplan, der fest mit dem Hinderniskoordinatensystem verknüpft ist, anzuordnen ist. Da auch die Last in dem Hinderniskoordinatensystem angegeben ist, kann nun eine erneute Traglastberechnung stattfinden, die sich im Ergebnis natürlich von der in der Planungsphase durchgeführten Traglastberechnung unterscheiden kann.
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Ist die Traglastberechnung mit positivem Ergebnis abgeschlossen, fährt der Kranfahrer mit der Hakenflasche automatisch an den Anfangspunkt zum Bewegen der Last. Dabei regelt er nur die Geschwindigkeit mit Hilfe des Meisterschalters und kontrolliert dass keine unerwarteten Kollisionen mit Hindernissen auftreten. Nachdem die Hakenflasche oberhalb der zu bewegenden Last angekommen ist, wird diese angehängt. Danach wählt der Kranfahrer mittels seiner Steuerung die Verfahrstrecke aus und gibt die Geschwindigkeit vor. Dann werden die ausgewählten Strecken mit der vorgegebenen Geschwindigkeit teilautomatisch oder vollautomatisch abgefahren (vgl. 9(c)).
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Die 10 (a) bis (d) und 11 (a) bis (c) zeigen das Verfahren einer Last auf einem vordefinierten Lastweg im Tandemhub.
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Zuerst wird erneut in einem Einsatzplanerprogramm die Baustellenumgebung dargestellt, vgl. 10 (a) bis (d). Der dargestellte Rahmen soll dabei eine Anzeige des Einsatzplanerprogramms darstellen Ferner wird die Position und die Orientierung einer Last mittels eines Koordinatensystems definiert (vgl. 10 (a)). Darüber hinaus befindet sich auf der Baustelle auch ein Hindernis, das es zu umfahren gilt. Es bietet sich daher an, ein Hinderniskoordinatensystem zu definieren, wobei hier erneut eine markante Stelle auf der Baustelle genutzt wird, um das Einmessen des Hinderniskoordinatensystems in die Kransteuerung zu erleichtern. Ähnlich wie bei einem Hub mit nur einem Kran muss auch im anschließenden Planungsschritt für den Tandemhub der Verfahrweg der Last und evtl. erforderliche Zwischenpunkte (Anhängen der Last, Drehen der Last, etc.) definiert werden. Dies kann einfach durch Verschieben der Last im Programm durchgeführt werden.
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11(a) zeigt nun das Anordnen der beiden Krane in dem Planungstool, erneut steht der Rahmen für die Darstellung in dem Einsatzplanerprogramm. Dabei werden die Anschlagpunkte der Last definiert und je einem Kran zugewiesen. Im Weiteren werden auch die Krane so positioniert, dass die Traglast eingehalten werden kann. Es ergibt sich somit für jeden Kran ein eigenes Verfahrprofil, um die Last in der gewünschten Orientierung und der gewünschten Position an jeder Stelle der Verfahrstrecke zu halten.
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Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Verfahrwege voneinander abhängig sind, da zu jedem Punkt des einen Krans der andere eine bestimmte Position einnehmen muss. Es ist für die Berechnung und für das Eingeben des Verfahrwegs von Vorteil, wenn die beiden Verfahrwege der Krane sich auf das Hinderniskoordinatensystem beziehen.
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11(b) und 11 (c) zeigen nun nicht mehr das Planungstool, sondern die tatsächliche Anordnung der beiden Krane auf einer Baustelle. Diese muss nicht genau so erfolgen, wie im Planungstool vorgesehen.
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Beide Krane messen nun jeweils separat für sich das Hinderniskoordinatensystem ein, wobei hierzu erneut auf die weiter oben gestellten Verfahren verwiesen wird. Dann kann eine erneute Traglastberechnung für den geplanten Verfahrweg des jeweiligen Krans stattfinden. Ergibt die Traglastberechnung keine Schwierigkeiten, fahren beide Krane über die Last in eine Position, die ein Anbinden der Last an die jeweiligen Krane ermöglicht. Im Anschluss daran müssen die beiden Krane miteinander gekoppelt werden, sodass sie eine sichere Datenverbindung zueinander haben. Sodann übernimmt einer der Kranfahrer die Geschwindigkeitsteuerung, wobei vorzugsweise vorgesehen sein kann, dass der andere der Kranfahrer die Lastbewegung freigeben muss. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Taste, dem sogenannten Totmannschalter erfolgen. Wird durch den zweiten Kranfahrer der sogenannte Totmannschalter losgelassen, stoppen beide Krane.
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Da der Kran verschiedene Kranantriebe hat, bestimmt die maximale Geschwindigkeit zum Ausführen der Bewegungsabfolge derjenige Antrieb einer Krankomponente, die die Bewegung am langsamsten ausführen kann.
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Das Verfahren der Last erfolgt dann dabei so, dass der erste Fahrer die Geschwindigkeit erhöht und sein Kran zu fahren beginnt. Der Kran überträgt dabei die X-Y-Koordinaten seiner Position der Hakenflasche im Hinderniskoordinatensystem an den anderen Kran. Der andere Kran verändert daraufhin die Position seiner Hakenflasche anhand einer entsprechenden Regelung, sodass die gewünschte Ausrichtung der Last und die gewünschte Bewegung der Last erreicht wird. So wird im Master-Slave-Betrieb die Last wie vorher definiert verfahren. Bei einer zu großen Abweichung der Strecke stoppen beide Krane automatisch.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen besonders anspruchsvollen Tandemhub sicher und präzise durchzuführen.