CN101573286A - 用于集装箱起重机的校准装置、方法和系统 - Google Patents
用于集装箱起重机的校准装置、方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于自动校准集装箱起重机的装置、方法和系统，所述集装箱起重机通过包括第一传感器(LPS)和/或第二传感器(TPS)的系统控制。在本发明的第一方面，公开了布置在固定位置并且包括多个标识的校准装备(1)，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离。这些标识可以包括具有第一视觉外观的第一或者有源标识(5)和/或具有第二视觉外观的第二或者无源标识(6a－c)。有源标识优选是照明源，例如IR源。还公开采用校准装置校准集装箱起重机的方法和包括校准装置的集装箱控制系统以及一个或者多个计算机程序。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于自动校准集装箱起重机的装置和一种用于执行这种自动校准的方法。该方法可以包括自动和/或手动程序。
背景技术
集装箱起重机用来搬运货物集装箱，并且特别用来在运输模式之间在集装箱码头、货物港口等处运送集装箱。标准的海运集装箱用来在世界各地运输大的渐重的货物。转运是货物处理中的重要环节。转运可以在每个运送点发生，通常有大量的集装箱需要卸载，运送到临时堆，之后装载到另一艘船上、运回到相同的船上或者装载到另一形式的运输工具上。向船上装载和从船上卸载集装箱需要大量时间。自动起重机的发展已经改进了装载和卸载，并且使得效率更加可预知，而且还消除了一些情况的出现，在这些情况中港口工作人员暴露于危险和受伤的环境中。
为了准确搬运集装箱，必须对控制集装箱的拾起和着陆的控制系统进行校准。为此可包括起重机控制系统的校准子系统。例如，在运行于轨道上的龙门起重机和船到岸起重机(STS)上，可能会发生的随机错误由龙门轨道上的一个或者多个轮位置的变化导致，其可导致偏斜出错。其他的错误可能由集装箱所处区域的下沉或者损坏引起，使得集装箱的着陆槽的位置可发生变化。此外，当光学传感器设备或者位置编码器传感器被修正或者移动时，需要重新校准。
据估计，对于当今的手动程序，每个起重机可能需要大约4-8小时来操作LPS(载荷位置传感器)、TPS(目标位置传感器)和共同校准。LPS子系统在提升、搬运期间找到载荷(集装箱或者空吊具)的位置，TPS子系统在地面槽或者车辆上找到目标着陆点的位置，以及目标附近的其它集装箱、集装箱堆等的映射位置。此外，根据可获得的时间，预估1-4小时可以用于堆叠测试和参数微调。这些是对于一个区块的集装箱的平均估计值，该区块是例如两个相邻起重机之间的给定堆叠区域，这时该区块已经被清空并且不进行生产。如果校准将在进行生产的区块中的起重机上进行，则会消耗更多的时间，因为程序被中断，并且必须起动多次。此外，出于安全考量，通常不允许维护人员在一个区块的集装箱中单独工作。
测量的误差可能来自于许多方面，例如：龙门轨道的倾斜；龙门轨道的弯曲导致起重机位置的偏斜；龙门轨道上的轮位置导致吊运车方向的偏差；龙门轨道上的轮位置导致起重机位置的偏斜；龙门定位误差(同步偏差)；扭曲的吊运车槽形轮廓导致测量角度的误差；吊运车轨道上的吊运车平台的偏斜；LPS系统校准误差；TPS系统校准误差。
一些误差例如TPS系统校准误差在给定区块的集装箱中往往是恒定的。其它误差例如龙门轨道的倾斜和方向取决于龙门位置，并且可能因此在给定区块中在分隔间档与分隔间档之间不同。龙门倾斜的误差还使吊运车大梁扭曲，这使得相同区块中的一排集装箱与另一排集装箱的误差不同。
发明内容
本发明的目的在于提供用于自动校准集装箱起重机的提升和搬运系统的改进的装置、方法和系统。
这些和其他目的通过后附的独立权利要求的方法和系统来获得。从属权利要求描述了优选实施方式。
在本发明的第一方面，描述了一种用于自动校准集装箱起重机的校准装置，其中所述集装箱起重机通过包括至少第一传感器和第二传感器的系统来控制，所述装置还包括校准装备，其布置在固定位置并且包括多个标识，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离。
在本发明的一种实施方式中，描述了一种用于自动校准集装箱起重机的校准装置，其中所述装置包括至少第一传感器和第二传感器，还包括校准装备，其布置在固定位置并且包括多个标识，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离，其中，所述校准装备布置在集装箱场、货物场或者港口中的固定位置。
在本发明的一种实施方式中，描述了一种用于自动校准集装箱起重机的校准装置，其中所述装置包括至少第一传感器和/或第二传感器，还包括校准装备，其布置在固定位置并且包括多个标识，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离，其中，所述校准装备布置有至少两个第一标识，所述第一标识包括具有第一视觉外观的表面。
在本发明的一种实施方式中，描述了一种用于自动校准集装箱起重机的校准装置，其中所述装置包括至少第一传感器和/或第二传感器，还包括校准装备，其布置在固定位置并且包括多个标识，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离，其中，具有第一视觉外观的所述至少两个第一标识是有源标识。
在本发明的另一种实施方式中，描述了一种用于自动校准集装箱起重机的校准装置，其中所述装置包括至少第一传感器和/或第二传感器，还包括校准装备，其布置在固定位置并且包括多个标识，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离，其中，所述校准装备布置有至少两个第二标识，所述第二标识包括具有第二视觉外观的表面。
在本发明的另一种实施方式中，描述了一种用于自动校准集装箱起重机的校准装置，其中所述装置包括至少第一传感器和/或第二传感器，还包括校准装备，其布置在固定位置并且包括多个标识，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离，其中，具有第二视觉外观的所述至少两个第二标识是无源标识。
在本发明的一种实施方式中，描述了一种用于自动校准集装箱起重机的校准装置，其中所述装置包括校准装备，其布置在固定位置并且包括多个标识，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离，其中，至少两个第一或者有源标识包括来自以下组的照明源：IR激光器、IR灯、可见光谱灯。
在本发明的一种实施方式中，描述了一种用于自动校准集装箱起重机的校准装置，其中所述装置包括校准装备，其布置在固定位置并且包括多个标识，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离，其中，至少两个第二或者无源标识包括由至少一个直边缘限定的基本上平面的元件，每个直边缘布置在已知的固定位置。
在本发明的一种实施方式中，描述了一种用于自动校准集装箱起重机的校准装置，其中所述装置包括校准装备，其布置在固定位置并且包括多个标识，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离，其中，至少两个第一或者有源标识中的每个布置成与无源标识相连。
在本发明的另一种实施方式中，描述了一种用于自动校准集装箱起重机的校准装置，其中所述装置包括校准装备，其布置在固定位置并且包括多个标识，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离，其中，至少两个第一或者有源标识布置在已知的基本上水平的同一平面上并且间隔已知距离，第三个第一或者有源标识布置成位于两个第一或者有源标识的基本上竖直上方且间隔已知的竖直距离。
在本发明的一种实施方式中，描述了一种用于自动校准集装箱起重机的校准装置，其中所述集装箱起重机通过包括至少第一传感器和/或第二传感器的系统来控制，所述装置还包括校准装备，其布置在固定位置并且包括多个标识，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离，其中，所述至少第一传感器是集装箱起重机的载荷位置系统的一部分，所述第二传感器是集装箱起重机的目标位置系统的一部分。
在本发明的另一方面，描述了一种用于自动校准集装箱起重机的方法，所述集装箱起重机通过包括至少第一传感器和/或第二传感器的系统控制，其中，移动起重机到与固定的已知校准装置或装备相邻的位置，使用所述至少一个第一传感器对多个标识形成图像，并且计算对于至少一个控制模型的一个或者多个位置参数，用于相对于载荷的位置或者目标着陆/提升位置控制起重机。
该自动校准装置的主要优点在于校准可以自动进行，具有最小的手动介入。对于基本校准，仅仅需要起重机操作者动作，不需要地面人员。该自动过程比已知的手动方法更快并且节省了许多有价值的时间。手动校准所花的时间需要人力成本，降低了生产率，每个起重机估计需要4-8小时。
以前的手动方法还需要在一定程度上取决于可获得多少时间，估计需要花1-4小时来进行堆叠测试和参数微调。新的校准系统根据用来接通LPS吊架标识或者关闭的过程需要大概5-15分钟。此外，当考虑到校准的人力成本时自动校准的时间节约能力至少被加倍，因为维护人员通常不允许单独在集装箱区块工作。
另一优点是新的自动校准在给定集装箱区块中提供一致的准确性，并且对于该区块中的所有集装箱是相同的。其取决于基准标识的准确性，并且与人的技术和经验无关。新方法不需要专用技术或者经验来操作正常校准。在试运行或者设备更换期间可能需要的额外手动工作被限制成能够测量纵倾、横倾和偏斜，并且将这些结果输入系统中用于LPS。
在本发明的另一实施方式中，公开了一种图形用户界面，用来执行本发明的方法的一部分，并且显示所确定的校准测量、参数和确认。
本发明的另一目的在于提供一种改进的计算机程序产品和其上记录有程序的计算机可读介质，用于自动校准集装箱起重机，所述集装箱起重机通过包括至少第一传感器(LPS)和/或第二传感器(TPS)的系统来控制，以便确定相对于由起重机搬运的货物集装箱的位置。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述可以更全面理解本发明的方法和系统，其中：
图1示出了用于根据本发明的第一方面的实施方式的集装箱起重机的校准装备的简化示意图；
图2和9示出了在货物码头或者港口的集装箱堆叠和集装箱起重机的布置的简化图；
图3示出了标准集装箱的简化视图，其中示出了运动的轴线和方向；
图4和5示出了根据本发明的第二方面的实施方式的执行集装箱起重机的自动校准的方法的流程图；
图6示意性地示出了用于显示操作者选择根据本发明的实施方式的自动校准过程的动作的界面；以及
图7-8示意性地示出了用于显示方法步骤和与本发明的实施方式有关的其他信息的一个或者多个界面。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一方面的实施方式的校准装备1的简化视图。从前方视角F示出了该装备，其具有安装在三个位置2、3、4处的标识，这些位置预先被准确测量，并且每个标识的位置是已知的。该示例性实施方式中所示的每个标识包括具有第一视觉外观的第一标识，例如有源标识5a-c，其优选是光源，每个标识还包括优选为无源标识6a-c的具有第二视觉外观的第二标识。两个标识位置2、3基本上以已知的固定距离D沿水平方向布置开。第三位置4以基本上竖直的距离V大致布置在位置2-3的中点垂直上方。可以安装竖直检测装置8例如简单的铅垂线或者可以远处读取的传感器，以便可以提供该装备在竖直方向正确对准的易读检测。该视图的下部示出了从装备的上方向下看的视角U的标识。第一或者有源标识5a-c用断面线标识，并且布置成连接到在该实施方式中显示为由一个或者多个直边缘限定的空白矩形的第二或者无源标识6a-c上。
在每个标识位置2、3、4，第一或者有源标识5a-c与第二或者无源标识6a-c布置在一起。第一或者有源标识可以是某种类型的光源，例如IR(红外线)二极管，其在校准过程中通过光学接收器或者传感器例如LPS(载荷位置系统)的相机、CCD相机或者视频摄像机检测。包括具有第二视觉外观的表面的无源标识6a-c通过TPS(目标位置系统)的激光扫描仪来检测，确定无源标识的表面和/或一个或者多个边缘。无源标识可以例如具有基本上矩形或者圆形等平面形状。通过组合目标的这种布置，具有第一视觉外观的第一标识即有源标识和具有第二视觉外观的第二标识即无源标识布置或者连接在一起，两个控制系统子系统的两个传感器可以记录并且通过这两个系统校准到集装箱堆场的空间中的相同位置。
图9示出了船10和STS起重机9。所示的起重机具有龙门架17，在该龙门架下，吊运车11在X方向上前后运行。该方向也称为龙门架方向。吊运车支撑用于保持集装箱13的吊具12。该起重机例如从船10上提升集装箱13并且沿着例如路径P的路径将其放置到集装箱上，或者放置到着陆位置例如地面槽中，或者放置到卡车或其他车辆上(没有示出)。起重机9沿着垂直于纸面向里或向外的方向，即Y方向在位于每个腿部15、16下方的轨道上运行。该方向也称为吊运车方向。图2还示出了从货物堆场的上方看时在货物码头或者港口的集装箱、起重机和集装箱堆叠的布置。图2示出了集装箱区块20和集装箱起重机9。起重机的龙门架17被示出为支撑集装箱13(参照图9中的集装箱、吊具和吊运车)。起重机在两个轨道15r、16r上沿Y方向或者龙门架方向运行。堆叠的集装箱和地面槽25的矩形区块20是在一个起重机周围优选为在两个起重机之间的集装箱堆叠的已知的但是任意选择的组。在该说明书中，组20称为集装箱堆叠和地面槽的“区块”。集装箱可以是布置在地面槽中的例如40英尺的全尺寸集装箱，或者例如20英尺的其他尺寸的集装箱14。该区块还在X方向上分成称为分隔间档21的单列集装箱或者地面槽，并且沿着与该方向垂直的方向分成称为排22的单排集装箱。
图3示出了相对于集装箱13的三个主要的正交轴X、Y、V，并且示出了集装箱的相对于正交轴的三个假想的中心线。该图还示意性示出了围绕竖直轴V旋转时的偏斜误差S、集装箱倾向于围绕其长轴线横倾并且围绕Y轴旋转时的横倾误差L，以及纵倾误差T，其中沿着长轴线，集装箱的一个端部比另一个端部更低，显示为围绕假想中心线X轴旋转。
用于TPS和LPS的校准过程都是绝对的(即，相对于场X-Y-V坐标系统)，因此不需要在LPS和TPS之间共同校准。结果导致集装箱区块20的高且一致的精度。由于在该区块中所有起重机使用相同的基准被绝对校准，因此基准目标的位置的任何测量误差对所有起重机具有相同的影响，从而改进了它们的共同堆叠能力。
通过该自动校准系统，不需要大规模的耗时的堆叠测试、拧或者微调偏差和其他调节参数来得到满意的结果。
该系统能够使用基准目标的已知位置自诊断其校准参数组的状态(即质量)。可利用自适应算法来自动调节定位系统使用的参数，以便处理环境变化例如轨道的移位等的可能影响。下面将对其进行更详细的描述。
使用在场中准确确定的位置2、3、4处的三个LPS基准标识5a-c(参见图1的装备上的标识位置)进行LPS系统的自动校准。这些标识的优选设置是采用两个下部标识5a、5c(相距的距离D等于大约2米)，更高的标识5b位于两个下部标识的上方并且位于其之间(其高度V大约为3.5米)。具体的设置尺寸的选择可以根据实际问题和算法性能变化。在校准期间，需要或者可能必要的是，能够在必要时对第一或者有源基准标识5a-c和安装在吊具12上的存在的标识(其由起重机控制系统使用来记录并且计算吊具位置)切换电源开/关。优选的是，该电源的开/关应该可以从起重机或者远程自动控制。
可以部分通过基于模型的LPS系统进行自动校准。在生产中，模型能够非常准确地确定吊具标识的位置。这些位置然后用来确定吊具的位置、载荷(集装箱13)的底部，以及纵倾、横倾和偏斜。
用于起重机操作者的校准程序包括按压“开始校准”按钮，之后起重机移动到基准标识装备的位置，如果必要吊具标识关闭并且装备标识5a-c打开(也参见图6的校准LPS按钮)。吊运车上的LPS相机然后检测装备标识，相机进行测量，模型参数被计算，在给吊具标识恢复供电并且关闭校准装备标识之后起重机回到区块中。
在试运行中，或者如果任何设备(例如标识盒、IR二极管、吊车等)需要更换，则需要建立或者重新建立吊具和其标识之间的关系。这通过降低吊车并测量其纵倾、横倾和偏斜(参见图3的T、L、S)来实现。这些值输入系统，它们与来自LPS的相应输出比较，产生用于补偿任何区别的校准变量。
可以使起重机回到基准装备并且可以让LPS自诊断其校准状态。这通过评估应当与已知的、被测量的基准标识的位置相同的基准标识的位置来实现。
校准的模型的结果精度取决于第一或者有源标识5a-c位置的精度。其位置的偏移误差导致相机模型的偏移误差，顶部标识5b位置的误差导致在高度上是线性的相应的倾斜误差。但是，使用相同装备的起重机具有相同的偏移。在操作期间，除了总是存在的不可控制的随机误差(例如轨道上的轮位置等)之外，LPS系统的精度由模型误差(可能非常小)和倾斜平台的校正(下面将详细描述)来确定。
图4示出了采用校准装备1来执行例如LPS系统上的自动校准的方法的流程图。该图示出了方框：
400开始校准，操作者按压开始按钮(例如图6中的校准LPS按钮62)，
402将起重机移动到校准装备位置，起重机优选自动地移动到与校准装备相邻的位置，
406接通装备上的标识，有源标识5a-c被接通，
407如果必要，关闭起重机吊具上的标识，使得传感器系统检测校准装备并且不受吊具标识光源的影响，
408采用LPS相机形成装备标识相对于吊运车的图像，使得有源装备标识5a-c的位置被找到和测量，
410计算装备标识相对于吊运车的位置，从标识图像数据获取的装备标识的测量位置与标识位置的存储的值比较，
412计算/更新模型参数，在比较之后，如果测量值在检测之后发现是有效的，模型值可以从测量值更新，
413在图形界面60、70、80上显示结果；例如参见图8所示的项目86、87，
然后将起重机移动离开校准装备，并且
关闭装备标识，并且接通吊具标识(如果吊具标识在407中被关闭)。
LPS校准计算了吊具12的位置和吊运车11壳体(在龙门架和吊运车方向)的实际位置。如前所述，TPS系统用来检测用于集装箱13的目标着陆位置(或者提升位置)的位置，以及用来测量或者映射所关注的位置附近的其他集装箱堆叠等的位置。TPS校准采用吊运车11壳体的位置以及校准装备的已知位置2、3、4(如图1所示)。TPS以与上述相对于图4描述的方法类似的方法测量校准标识的位置，并且调节其校准参数直到装备的TPS测量位置对应于校准装备的实际位置和吊运车壳体位置。当多于一个起重机布置在一起时，两个起重机采用相同的自动校准装备进行校准，这确保了两个起重机之后在区块中共同测量集装箱。但是，TPS系统采用无源标识6a-c，因为其具有不同的传感器，优选为激光扫描仪。
TPS校准在LPS校准之后顺序进行。当按压“开始校准”按钮之后，控制系统首先进行LPS校准(参见图6)。在识别到成功进行LPS校准之后，控制系统然后进行TPS校准。结果显示在用户界面(参见图7-8中的部分显示)上。在试运行时或者更换设备需要一些额外的工作(即TPS的水准测量和偏斜确定)。
图5示出了采用校准装备1例如在TPS系统上进行自动校准的方法的流程图。该图除了示出了图4所示方法的方框400-407之外还示出了如下方框：
508通过TPS传感器形成装备标识相对于吊运车壳体的图像；使得通过吊运车传感器或者激光扫描仪检测标识6a-c，
510计算装备标识与吊运车壳体的相对位置；类似于方框410处理图像数据来获取标识6a-c的位置，
512计算/更新模型参数；所测量的位置被确认并且与所存储的值比较，并必要时与更新的参数比较；
513在图形界面上显示结果，类似于图8的例子。
图形用户界面(GUI)可以用来显示使用上述系统和方法获得的一个或者多个信息或者值。图6示意性示出了GUI 60的简化视图，其显示了界面，该界面包括选择装置：校准LPS 62，用于启动校准或者自动校准LPS；校准载荷66，用于校准集装箱载荷；校准TPS 64，用于校准TPS系统。图7示出了GUI界面70，其以简化的方式显示了在LPS校准过程中显示的信息。该图示出了过程中的阶段的信息，LPS时序信息76，其可以包括状态指示器，例如相机校准已启动，起重机位于校准位置，吊具标识接通73(表示为有源)，装备标识找到71，以及故障。在该图中，过程信息显示了吊具标识仍然接通。LPS结果77显示了信息，例如相机校准(指示为已完成)，上次相机校准成功76，上次相机校准失败74。
图8示出了类似的界面80，其显示了LPS模型确认82的结果。在校准过程期间确定的并且显示在该类型的界面上的信息是状态指示：相机检查已启动，起重机位于校准位置(显示为已完成)，吊具标识接通83，装备标识找到81(显示为已完成)。这样，操作者理解，起重机已经移动到图4的装备402，吊具标识关闭407，并且装备标识接通406并被检测。该图还示出了来自校准的结果，包括来自吊运车(TPS系统)87的测量和来自龙门架86的测量的比较图。
如上所述，载荷位置系统(LPS)优选用于从吊运车位置和吊具位置确定集装箱在空中的瞬时位置。但是，还可以通过外部传感器确定集装箱在吊具下方的位置。此外，来自LPS的数据也可以通过来自外部传感器的数据补充。
LPS和TPS的测量系统还可以包括自适应方法和算法以便最小化误差。最小化误差的第一种方式是起重机总是在与另一起重机着陆相同的位置拾起集装箱，此外，在控制系统中：
在拾起集装箱时TPS测量到集装箱，LPS系统应该报告相同的位置，以及
TPS系统应该测量地面标识处于标称位置。地面标识是固定在地面上的标识，其显示一个或者多个地面槽的位置。
搬运集装箱时存在的测量误差可以有很多来源：
a)龙门架轨道的倾斜；
b)龙门架轨道的弯曲导致起重机位置的偏斜；
c)龙门架轨道上的轮位置导致吊运车方向的偏差；
d)龙门架轨道上的轮位置导致起重机位置的偏斜；
e)龙门架定位误差(同步偏差)；
f)扭曲的吊运车大梁轮廓导致测量角度的误差；
g)吊运车轨道上的吊运车平台的偏斜；
h)LPS系统校准误差；
i)TPS系统校准误差。
一些误差例如i)TPS校准误差在整个区块是恒定的。其他误差例如龙门架轨道倾斜和方向(a)取决于龙门架沿着轨道的位置并且因此在分隔间档与分隔间档之间不同。龙门架倾斜的误差还扭曲了吊运车大梁，其使得误差在车道与车道之间不同。为了考虑不同类型的误差，分别对每个地面槽进行自适应，也共同对实际分隔间档、实际排和整个区块进行自适应，也就是说存在四个自适应(地面槽25、分隔间档21、排22和区块20，参见图2)。
存在随机误差，例如龙门架轨道上的轮位置。为了减小这些误差对自适应的影响，仅仅一小部分测量区别(大约5％)用于调节系统。使用重量因子定义多少，重量因子对于槽、分隔间档、排和区块是独立的，对于起重机之间的自适应、TPS和LPS之间的自适应和TPS与地面测量之间的自适应都是独立的。
当龙门架轨道的倾斜导致堆叠不是竖直矗立时，LPS/TPS之间和起重机之间的自适应不能检测。自适应会使得两个起重机堆叠在相同的位置，但是如果一个起重机具有坏的未知倾斜时，两个起重机将会使堆叠的一半具有倾斜误差。因此，还是需要测量龙门架轨道的倾斜。在校准装备的位置中该倾斜预设为零。所有其它位置的倾斜相对于该位置的倾斜和存储在倾斜表中的值来确定。
可以通过一个或者多个计算机化的程序来自动执行校准方法的处理或者监控，而不需要通过来自操作者的动作来监控。在任何时候，操作者或者其他授权的人可以接近该系统来根据需要显示、观察、检测或者分析实时在线或者离线数据。
在另一实施方式中，第一标识具有第一视觉外观，但是不是照明源意义上的有源标识。第一标识可以例如是对周围自然光高度反射性的或者对于通过吊具(或者吊运车)上的灯的照明有关的波长和/或来自相机传感器的明显波长的高度反射性的。第二标识是具有与第一标识不同的视觉特性的无源标识。表面可以是对于特定波长是非反射性的或者对于选定的波长是高度反射性的，但是，在任何情况下，视觉和/或光学特性与第一标识的不同。在其最简单的形式中，第一标识具有根据第一颜色的第一视觉外观，第二标识具有根据第二颜色的第二视觉外观。通过第一和第二视觉外观，系统清楚哪组标识被检测、记录和/或摄像。
可以通过一个或者多个计算机程序监控、控制或者执行本发明的方法。一个或者多个微处理器(或者处理器或者计算机)包括与上述起重机控制单元相连或者包含于其中的中央处理单元CPU，所述处理器、PLC或者计算机处理本发明的一个或者多个方面的方法的步骤，例如用于操作或控制两个工业处理器和两个过程的系统，如参照图4描述的。应当理解，用于执行根据本发明的方法的计算机程序也可以在一个或者多个公用工业微处理器或者PLC或者计算机上运行，而不是在一个或多个专用计算机或者处理器上运行。
计算机程序包括计算机程序代码元或者软件代码部分，其使得计算机或者处理器使用用于前述方法的等式、算法、数据、存储值、计算、同步等来执行方法，例如参照图4、5的流程图和/或图6、7、8的图形用户界面。程序的一部分可以存储在上述处理器中，也可以存储在ROM、RAM、PROM、EPROM、EEPROM芯片或者类似存储装置中。这些程序部分或者整体也可以本地(或者中央)存储在其他合适的计算机可读介质中或者上，例如磁盘、CD-ROM、或者DVD盘、硬盘、磁光记忆存储装置、易失性存储器、闪存、固件或者数据服务器中。其他已知的合适介质包括可移除的存储介质例如Sony记忆棒(TM)、USB记忆棒和其他可移除的闪存、硬驱动器等也可以采用。该程序还可以部分通过数据网络供应或者更新，包括公用网络例如英特网。
应当理解，尽管上面描述了本发明的示例性实施方式，但是可以对所公开的方案进行各种变型和改进，并且不脱离后附的权利要求书所限定的本发明的范围。
Claims (42)
1.一种用于自动校准集装箱起重机的校准装置，所述集装箱起重机通过包括至少第一传感器(LPS)和/或第二传感器(TPS)的系统来控制，其特征在于，校准装备(1)布置在固定位置(2-4)并且包括多个标识(5a-c，6a-c)，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述校准装备布置在集装箱场、货物场或者港口中的固定位置。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述校准装备布置有至少两个第一标识(5a-c)，所述第一标识(5a-c)包括具有第一视觉外观的表面。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，具有第一视觉外观的所述至少两个第一标识(5a-c)是有源标识。
5.根据权利要求1或者3所述的装置，其特征在于，所述校准装备布置有至少两个第二标识(6a-c)，所述第二标识(6a-c)包括具有第二视觉外观的表面。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，具有第二视觉外观的所述至少两个第二标识(6a-c)是无源标识。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，多个标识被布置成使得至少两个第一或者有源标识(5a，5c)布置在已知的基本上水平的同一平面上并且间隔已知的距离(D)。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，多个标识被布置成使得至少两个第一或者有源标识(5a-c)布置在已知的基本上竖直的同一平面上并且间隔已知的距离(V)。
9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，两个第一或者有源标识(5a-c)包括选自以下组中的任意照明源：IR激光器、IR灯、可见光谱灯。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，至少两个第二或者无源标识(6a-c)包括由至少一个直边缘限定的基本上平面的元件，每个直边缘布置在已知的固定位置。
11.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，第二或者无源标识(6a-c)的平面尺寸大致是有源标识(5a-c)的有源区域的两倍。
12.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述至少两个第一或者有源标识(5a-c)的每一个布置成与无源标识(6a-c)相连。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，至少一个第一或者有源标识布置成安装在无源标识的上侧。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，至少一个第一或者有源标识布置成安装在无源标识的上侧的中间。
15.根据权利要求4或者7或者8所述的装置，其特征在于，至少两个第一或者有源标识(5a，5c)布置在已知的基本上水平的同一平面上并且间隔已知的距离(D)，第三个第一或者有源标识(5b)布置成位于上述两个第一或者有源标识的基本上竖直上方且间隔已知的距离(V)。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少第一传感器是载荷位置系统(LPS)的一部分，所述第二传感器是目标位置系统(TPS)的一部分。
17.一种用于自动校准集装箱起重机的方法，所述集装箱起重机通过包括至少第一传感器(LPS)和/或第二传感器(TPS)的系统来控制，其特征在于，移动起重机(402)到与固定的已知校准装置(1)相邻的位置，使用所述至少一个第一传感器形成多个标识(5a-c，6a-c)的图像，并且计算对于至少一个控制模型的一个或者多个位置参数，用于相对于载荷(13)的位置或者目标着陆/提升位置控制起重机。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，手动或者自动将所述起重机驱动到与校准装备相邻的位置。
19.根据权利要求17或者18所述的方法，其特征在于，接通(406)位于校准装备上的一个或者多个具有第一视觉外观的第一或者有源标识(5a-c)。
20.根据权利要求17或者19所述的方法，其特征在于，关闭(407)位于吊具(12)上的标识。
21.根据权利要求17或者18所述的方法，其特征在于，对包括在布置于校准装备上的所述多个标识中的至少两个第一或者有源标识(5a-c)形成图像。
22.根据权利要求17或者18所述的方法，其特征在于，根据所述至少两个第一或者有源标识的图像计算LPS相机相对于吊具(12)位置的位置。
23.根据权利要求17或者19所述的方法，其特征在于，将所述位置读取到起重机控制系统的载荷位置控制模型(LPS)中的参数中。
24.根据权利要求17或者20所述的方法，其特征在于，在校准方法的一个或者多个阶段(408-412，508-512)之后检查并确认可接受的LPS校准。
25.根据权利要求17或者18所述的方法，其特征在于，利用一个第二传感器对包括在所述多个标识中的具有第二视觉外观的至少两个第二或者无源标识(6a-c)形成图像。
26.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，利用距离测量装置或者激光扫描仪对TPS无源标识(6a-c)形成一个或者多个图像。
27.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，计算吊运车壳体(11)相对于第二或者无源标识(6a-c)的位置。
28.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在确认可接受的TPS校准之后将标识位置值作为参数读取到目标位置控制模型中。
29.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，关闭校准装备的第一或者有源标识(5a-c)并且打开吊架吊具标识。
30.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，将自适应应用到LPS校准的误差方面。
31.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，将来自倾斜表的值应用到LPS校准的龙门架轨道或者扭曲的吊运车大梁倾斜误差方面。
32.一种用于自动校准集装箱起重机的计算机程序，所述集装箱起重机通过包括至少第一传感器(LPS)和第二传感器(TPS)的系统来控制，所述计算机程序包括计算机代码和/或计算机软件，所述计算机代码和/或计算机软件在提供到计算机时使得计算机执行根据权利要求17-31所述的方法。
33.一种计算机可读介质，其包括计算机程序，所述计算机程序在被读取到计算机或者处理器中时使得计算机或者处理器执行根据权利要求17-31中任一项所述的方法。
34.一种用于控制至少一个集装箱起重机的集装箱起重机控制系统，所述系统包括布置在所述起重机上的至少第一传感器(LPS)和/或第二传感器(TPS)，其特征在于，至少一个校准装备(1)相对于起重机布置在固定位置并且包括多个标识(5a-c，6a-c)，每个标识相对于彼此布置在已知的固定位置和距离。
35.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述多个标识(5a-c，6a-c)包括至少两个第一或者有源标识(5a-c)。
36.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述多个标识(5a-c，6a-c)包括至少两个第二或者无源标识(6a-c)。
37.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述第一传感器(LPS)是载荷位置系统的一部分，所述第二传感器(TPS)是目标位置系统的一部分。
38.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于计算并且将自适应应用到LPS和/或TPS校准误差的装置。
39.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述系统包括获取并将倾斜误差应用到LPS和/或TPS校准的装置。
40.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述系统包括至少一个图形用户界面，用于显示由自动校准和/或通过操作自动校准装备(1)生成的信息。
41.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于自动校准集装箱起重机的计算机程序，所述集装箱起重机通过包括至少第一传感器(LPS)和第二传感器(TPS)的系统来控制，所述计算机程序包括计算机代码和/或计算机软件，所述计算机代码和/或计算机软件在提供到计算机中时使得计算机执行根据权利要求17-31所述的方法。
42.用于控制至少一个集装箱起重机的控制系统的使用，所述系统包括布置在所述起重机上用于校准根据权利要求31-37中任一项所述的至少一个集装箱起重机的第一传感器(LPS)和第二传感器(TPS)。
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