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    Offenbart ist ein Steuerungssystem für einen Ausleger, der durch einen Aktor bewegbar ist. Ein freies Ende des Auslegers ist mit zumindest einem Sensor ausgestattet, wobei dieser Sensor ein Ultraschallsensor ist und der die Entfernung des freien Endes des Auslegers zu einer Anlegestelle eines Objektes bestimmt, wobei zusätzlich eine Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, die die Entfernung anzeigt.
    公开号:EP3702262A1
    申请号:EP20158938.9
    申请日:2020-02-24
    公开日:2020-09-02
    发明作者:Markus Schleyer；Quang Huy Nguyen；Michael Erz；Daniel Neyer
    申请人:Robert Bosch GmbH；
    IPC主号:B63B27-00
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für einen bewegbaren Ausleger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung des Auslegers mit dem Steuerungssystem. Hintergrund der Erfindung
    [0002] Um in der Offshore-Industrie Verbindungen zwischen Strukturen, z. B. zwischen verschiedenen Schiffen und/oder feststehenden Strukturen, wie z.B. Windenergieanlagen und/oder Bohrplattformen, herzustellen, um beispielsweise Menschen und/oder Güter von einer Struktur zur anderen zu transferieren, wird häufig eine Landungsbrücke (Gangway) genutzt. Die Landungsbrücke ist daher meist bewegbar und kann verlängert oder verkürzt werden, verschwenkt werden und gehoben oder gesenkt werden, um beispielsweise ein Schiff mit einer festen Struktur zu verbinden. Jedoch kann durch ungewollte und nur schwer oder nicht vorhersehbare Bewegungen aufgrund der Wellenbewegung und der Wetterbedingungen, ein Anlegen erschwert werden und es können sogar Schäden an den Schiffen und an anderen Strukturen entstehen oder ein Anlegen muss wetterbedingt verschoben werden oder fällt sogar aus. Dies kann zu finanziellen Einbußen führen.
    [0003] Es gibt bereits technische Systeme, die ein Anlegen von zwei Strukturen und/oder Schiffen aneinander ermöglichen und/oder erleichtern, wie z.B. Hubkompensationssysteme für Winden, z.B. mit Kranhaken, oder bewegungskompensierte Landungsbrücken. Die Bewegungskompensation wird üblicherweise automatisch ausgeführt, während eine Grobpositionierung, eine Aktivierung der Bewegungskompensation und das Anlegen von einer Struktur an eine andere noch von einem Bediener gesteuert werden. Fehler in der Bedienung resultieren häufig in Kollision und Schäden. Offenbarung der Erfindung
    [0004] Die Erfindung hat die Aufgabe, ein effektives, vorrichtungstechnisch einfaches und kostengünstiges Steuerungssystem für einen bewegbaren Ausleger zu schaffen, das Fehler bei der Bedienung zumindest verringert oder verhindert. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Steuerung eines Auslegers mit diesem Steuerungssystem zu schaffen.
    [0005] Die Aufgabe hinsichtlich des Steuerungssystems wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11.
    [0006] Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
    [0007] Erfindungsgemäß ist ein Steuerungssystem für einen bewegbaren Ausleger, wie beispielsweise einen Kranarm oder eine Landungsbrücke, der über zumindest einen Aktor, wie beispielsweise einen Motor, bewegbar ist, vorgesehen. Der Ausleger hat zumindest ein freies Ende. Bei einer Landungsbrücke ist beispielsweise ein Ende an einem Schiff befestigt, während ein anderes Ende (freies Ende) beispielsweise schwenkbar an dem Schiff angebracht ist. Die Landungsbrücke kann zusätzlich oder alternativ verlängerbar oder verkürzbar sein, wodurch sich das freie Ende von dem Schiff wegbewegen und/oder auf das Schiff zu bewegen kann. Auch ein Auf- und Abbewegen des freien Endes und/oder der Landungsbrücke kann beispielsweise möglich sein. An dem freien Ende kann zumindest ein Sensor angebracht sein. Der Sensor ist vorzugsweise ein Ultraschallsensor. Durch den Ultraschallsensor kann die Entfernung von dem freien Ende bis zu einer Anlegestelle eines Objektes, wie beispielsweise zu einem weiteren Schiff und/oder zu einer Bohrinsel und/oder zu einem Windrad, bestimmbar sein. Des Weiteren weist das Steuerungssystem eine Anzeigevorrichtung auf, die die Entfernung anzeigt, die durch den Ultraschallsensor bestimmt ist.
    [0008] Ein Vorteil dieser Erfindung ist es, dass einem Bediener eine Entfernung von dem freien Ende des Anlegers bis zu der Anlegestelle angezeigt wird, ohne das der Bediener die Entfernung abschätzen muss, wie beispielsweise bei einem Anlegen, bei dem eine Kamera vorne an dem freien Ende angebracht ist. Mit anderen Worten kann dem Bediener durch die Entfernungsanzeige an der Anzeigevorrichtung die Entfernung so angezeigt werden, dass ein Bedienfehler weniger wahrscheinlich ist, wie beispielsweise bei einem Anlegen nur mit Hilfe einer Kamera, da der Bediener bei dem Anlegen mit einer Kamera einen kleinen Abstand zur Anlegestelle in einer verhältnismäßig großen Entfernung, beispielsweise über 20m, abschätzen muss und zudem die Landungsbrücke beispielsweise nur von hinten betrachten kann. Außerdem ist es für den Menschen aus dieser Perspektive schwierig notwendige Tiefeninformationen, also die Entfernung des freien Endes bis zur Anlegestelle, zu bestimmen. Des Weiteren kann der Bediener ohne Kamera normalerweise die von ihm abgewandte Seite der Landungsbrücke nicht einsehen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass es durch die Anzeigevorrichtung möglich ist, beispielsweise bei nebligen Wetter den bewegbaren Ausleger zu steuern und somit ein Anlegen möglich ist, da der Ultraschallsensor nicht durch den Nebel beeinflusst ist, wie beispielsweise ein Laserlichtsensor. Auch beispielsweise bei Regen und/oder bei Dunkelheit kann ein Anlegevorgang ausgeführt werden, da dem Bediener durch die Anzeigevorrichtung die Entfernung von dem Objekt bis zum freien Ende angezeigt wird. Das führt dazu, dass beispielsweise nicht gewartet werden muss, bis ein Wetterwechsel erfolgt und/oder bis Tageslicht vorhanden ist, um den Anlegevorgang durchzuführen. Dies kann beispielsweise Ausfallkosten, wegen einer zu späten Lieferung von notwenigen Teilen, vermindern. Ein Weiterer Vorteil des Ultraschallsensors gegenüber einer Kamera oder einem Laserlichtsensor ist, dass der Ultraschallsensor robust und kostengünstig ist. Des Weiteren kann aufgrund dessen, dass dem Bediener zu jeder Zeit die Entfernung von dem freien Ende zu der Anlegestelle bekannt ist, ein Anlegevorgang effektiv und schnell durchgeführt werden. Gerade bei kleinen Entfernungen zwischen freiem Ende und Anlegestelle, muss der Ausleger sehr langsam bewegt werden, um Schäden durch Zusammenstöße zu vermeiden, wenn die genaue Entfernung nicht bekannt ist. Dieses Problem kann mit der Erfindung gelöst werden. Somit können Kosten, beispielsweise Betriebs und/oder Personalkosten, eingespart werden und zudem können Versorgungsengpässe, die beispielsweise durch zu späte Lieferung wegen schlechten Wetters entstehen, reduziert werden.
    [0009] Die Anzeigevorrichtung kann vorzugsweise dem Bediener die Entfernung durch ein akustisches Signal anzeigen. Beispielsweise kann sich das akustische Signal beschleunigen, wenn die Entfernung zwischen dem freien Ende und der Anlegestelle kleiner wird. Dies hat den Vorteil, dass der Bediener nicht erst auf ein Display schauen muss, um die Entfernung abzulesen, sondern das akustische Signal kann er jederzeit wahrnehmen. Des Weiteren ist es dies sehr einfach und günstig umzusetzen und somit können Kosten gespart werden.
    [0010] In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Entfernung alternativ oder zusätzlich durch eine Darstellung auf einem Bildschirm oder Display anzeigt werden. Die Darstellung auf einem Display kann beispielsweise in die Bildgebung einer Kamera, die beispielsweise ebenfalls vorgesehen und insbesondere an dem freien Ende befestigt ist, integriert sein. Das heißt der Bediener kann durch einen Blick auf den Bildschirm die Anlegestelle sehen und durch eine Skala, die die Entfernung anzeigt, ist ihm jederzeit bekannt, wie weit diese entfernt ist. Dies hat den Vorteil, dass die Entfernung auf dem Display sehr genau dargestellt werden kann und durch die Integration einer Skala in die Bildgebung einer Kamera, kann der Bediener den Ausleger sehr genau steuern ohne, dass er seinen Blick von dem Bildschirm wenden muss. Eine weitere Möglichkeit ist es, eine Skala ohne Bildgebung zu installieren. Dies hat den Vorteil, dass die Anzeigevorrichtung und das Steuerungssystem sehr einfach nachrüstbar sind und keine zusätzliche Kamera benötigt. Des Weiteren kann dies beispielsweise durch eine einfache und robuste LED-Anzeige gelöst werden und somit kann die Umsetzung kostengünstig sein.
    [0011] Vorzugsweise weist das Steuerungssystem zumindest zwei Ultraschallsensoren auf, die beide bevorzugt an dem freien Ende des Auslegers angeordnet sind. Dadurch kann die Entfernung an zwei Stellen des freien Endes des Auslegers bestimmt werden und somit beispielsweise abgeleitet werden, ob der Ausleger mit einem horizontalen und/oder vertikalen Winkel zu der Anlegestelle ausgerichtet ist oder nicht. Somit ist eine bessere Steuerung des Auslegers möglich und außerdem eine genauere Steuerung. Ein weiterer Vorteil ist es, dass somit eine Redundanz entsteht, das heißt wenn ein Ultraschallsensor defekt ist, kann der zweite Ultraschallsensor die Entfernung messen und an die Anzeigevorrichtung weitergeben. Somit ist die Gefahr eines Komplettausfalls des Steuerungssystems vermindert und es wird vermieden, dass durch einen Defekt eines Ultraschallsensors das Anlegen nicht möglich ist.
    [0012] In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann zudem zumindest ein Rechenelement vorgesehen sein. Dieses kann dazu konfiguriert sein, mittels Triangulation zwischen zumindest zwei Ultraschallsensoren eine dreidimensionale Position der Anlegestelle und/oder die Lage der Anlegestelle zu ermitteln. Dazu wird pro Ultraschallsensor eine Entfernung bestimmt und durch die Triangulation, kann somit angenähert werden, wie die Anlegestelle ausgebildet ist, und zusätzlich oder alternativ die genaue Lage der Anlegestelle. Auch Hindernisse oder sonstige Gegenstände können so erkannt werden. Dies hat den Vorteil, dass keine Kameras und/oder sonstige bildgebende Elemente notwendig sind und somit bei allen Wetterverhältnissen und Lichtverhältnissen der Ausleger durch den Bediener genau steuerbar ist. Somit wird die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass der Anlegevorgang wegen äußeren Einflüssen, wie Wetter und/oder Tageslicht, verschoben wird und/oder ausfällt.
    [0013] Vorzugsweise kann das Rechenelement zusätzlich oder alternativ dazu konfiguriert sein, die minimale Entfernung, insbesondere in horizontaler Richtung, zwischen freiem Ende des Auslegers und der Anlegestelle zu bestimmen. Dies ist vorteilhaft, da somit dem Bediener der Mindestabstand jederzeit bekannt ist und eine Fehleinschätzung bezüglich der Entfernung unwahrscheinlicher ist.
    [0014] In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Steuerungssystem zumindest eine Steuerung aufweisen. Diese kann die Entfernung zwischen freiem Ende des Auslegers und der Anlegestelle übermittelt werden, welche der/die Ultraschallsensor/en bestimmt/bestimmen, und/oder die dreidimensionale Position und/oder die Lage, die das Rechenelement durch Triangulation ermittelt hat. Die Steuerung ist zudem vorzugsweise derart konfiguriert eine Verstellgeschwindigkeit, mit dem der Bediener den Ausleger maximal bewegen kann, insbesondere in Abhängigkeit der Entfernung von dem Ende des Auslegers zu der Anlegestelle zu limitieren. Mit anderen Worten wird die maximale Verstellgeschwindigkeit mit der der Bediener den Ausleger bewegen kann, verringert, je näher das freie Ende des Auslegers sich an die Anlegestelle annähert, das heißt umso geringer die Entfernung zwischen freiem Ende und Anlegestelle wird. Beispielsweise kann die maximale Verstellgeschwindigkeit weiter limitiert werden, je geringer die Entfernung wird, so dass eine unbeabsichtigte schnelle Bewegung, die zu Schäden an entweder der Anlegestelle oder dem Ausleger führen können, vermieden werden können. Dies verringert ebenso Bedienfehler durch den Bediener und somit kann ein Anlegevorgang sicher durchgeführt werden.
    [0015] In einem ersten Ausführungsbeispiel, kann die Verstellgeschwindigkeit für einen Teil der Achsen oder für jede Achse limitiert sein. Mit anderen Worten kann das Heben und/oder Senken des Auslegers, und/oder das Vor- und Zurückziehen und/oder die Schwenkgeschwindigkeit jeweils limitiert sein. Das heißt die resultierende Geschwindigkeit kann davon abhängig sein, in welche Richtung der Ausleger bewegt wird. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auch eine resultierende Geschwindigkeit an dem freien Ende des Auslegers limitiert sein.
    [0016] Des Weiteren kann das Steuerungssystem dazu konfiguriert sein eine Bewegungskompensation auszuüben, insbesondere kann die Steuerung die Bewegungskompensation ausüben. Die Bewegungskompensation dient dazu eine ungewollte Verstellung des Endes des Auslegers durch äußere Einflüsse, wie z.B. Wellengang und/oder Wind, zu verhindern. Zusätzlich oder alternativ kann die Bewegungskompensation außerdem eine Änderung der Lage der Anlegestelle kompensieren, beispielsweise wenn die Anlegestelle an einem weiteren Schiff angeordnet ist. Vorzugsweise kann die Bewegungskompensation durch den Bediener aktiviert werden und beispielsweise bei einer Grobpositionierung des Auslegers noch ausgeschaltet sein. Durch die Bewegungskompensation müssen die äußeren Einflüsse nicht durch den Bediener ausgeglichen werden, sondern das freie Ende des Auslegers kann durch die Bewegungskompensation trotz äußerer Einflüsse dieselbe Position zu der Anlegestelle haben, solange das Ende nicht durch den Bediener verstellt wird. Dies ermöglicht einen schnellen, sicheren und effizienten Anlegevorgang des Auslegers durch den Bediener.
    [0017] Des Weiteren weist das Ende des Auslegers eine Anlegeseite auf, die mit der Anlegestelle verbindbar ist. Mit anderen Worten wird die Anlegeseite, insbesondere nachdem der Anlegevorgang abgeschlossen ist, mit der Anlegestelle verbunden, sodass eine Verbindung zwischen dem Anleger und der Struktur entsteht, und beispielsweise Waren und/oder Menschen über den Anleger transportierbar sind. Die Anlegeseite ist vorzugsweise im Anlegevorgang der Anlegestelle gegenüberliegend.
    [0018] Des Weiteren kann der Ausleger zwei seitliche Flächen aufweisen, die sich weg von dem Schiff und/oder dem Objekt erstrecken, an dem der bewegbare Ausleger angeordnet ist, und wobei die seitlichen Flächen insbesondere die Fläche oder Bodenfläche umschließen oder begrenzen, auf der beispielsweise ein Mensch über den Ausleger gehen kann.
    [0019] Zumindest ein Teil der Ultraschallsensoren ist vorzugsweise auf der Anlegeseite angeordnet und steht somit der Anlegestelle beim Anlegevorgang direkt gegenüber. Dies ist vorteilhaft, da somit keine Hindernisse im Bereich des Schallkegels der Ultraschallsensoren sind und zudem kein zusätzlicher Abstand mit der Entfernung, die die Ultraschallsensoren bestimmen, verrechnet werden muss, so dass dem Bediener der genaue Abstand von dem freien Ende, insbesondere der Anlegeseite, bis zu der Anlegestelle bekannt ist.
    [0020] Vorzugsweise sind die Ultraschallsensoren auf der Anlegeseite voneinander beabstandet, wenn zumindest zwei Ultraschallsensoren auf der Anlegeseite angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass somit ein Abstand genauer bestimmt werden kann und die Triangulation des Rechenelements besser ausführbar ist.
    [0021] Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn zumindest einer der Ultraschallsensoren seitlich der Anlegeseite, insbesondere auf den Seitenflächen, angeordnet ist. Somit ist es möglich, dass jeweils ein Ultraschallsensor auf einer Seitenfläche und/oder mehrere Ultraschallsensoren auf einer Seitenfläche angeordnet ist/sind. Dies ist von Vorteil, da somit auch seitliche Hindernisse erkennbar sind und die Schallkegel der Ultraschallsensoren zudem nicht nur alle nach vorne gerichtet, in Richtung der Anlegestelle, sind. Dies hat den Vorteil, dass der oder die seitlich angebrachte/n Ultraschallsensor/en mit dem jeweiligen Schallkegeln den Seitenbereich abdecken kann/können. Somit können seitliche Hindernisse erkannt und dem Bediener beispielsweise durch die Anzeigevorrichtung übermittelt werden, so dass Bedienfehler und/oder Schäden vermieden werden können. Es ist auch möglich zumindest einen der Ultraschallsensoren so anzuordnen, dass dieser zumindest teilweise Schallwellen nach unten und/oder nach oben (also in vertikaler Richtung) abgeben kann. So können auch Hindernisse und/oder Objekte und/oder die Anlegestelle erkannt werden, wenn diese sich unterhalb oder oberhalb des Auslegers befinden.
    [0022] Die Ultraschallsensoren können zudem in einer Reihe, insbesondere auf einer gemeinsamen Ebene, insbesondere in horizontaler Richtung, und/oder in mehreren Reihen angeordnet sein. Ersteres ist vorteilhaft, da somit Kosten gespart werden können, während das zweite Ausführungsbeispiel eine Redundanz erzeugt, sodass Ausfälle des Steuerungssystems weniger wahrscheinlich sind.
    [0023] Des Weiteren weist das Steuerungssystem zumindest ein Bedienelement auf, beispielsweise einen Joystick mit zumindest einer Achse, in die der Bediener den Joystick bewegen kann, um den Ausleger zu steuern. Vorzugsweise weist das Bedienelement mehrere Achsen auf, in die sich das Bedienelement bewegen lässt, wobei jede Achse einem Bewegungsfreiheitsgrad des Auslegers zuordenbar ist. Mit dem Bedienelement ist die Position des Endes des Auslegers vorzugsweise verstellbar. Mit diesem Bedienelement kann der Bediener beispielsweise die Teleskopiergeschwindigkeit und/oder die Teleskopierrichtung und/oder die Schwenkgeschwindigkeit und/oder die Schwenkrichtung und/oder die Hebe- bzw. Senkgeschwindigkeit und/oder die Hebe- bzw. Senkrichtung des Auslegers bestimmen. Wird die Verstellgeschwindigkeit beispielsweise von der Steuerung limitiert, so kann selbst wenn der Bediener eine maximale Verstellgeschwindigkeit vorgibt, die Verstellgeschwindigkeit die limitierte Verstellgeschwindigkeit nicht überschreiten.
    [0024] In einem Verfahren zur Steuerung des Auslegers mit dem Steuerungssystem wird zuerst die Entfernung von einem freien Ende des Auslegers zu der Anlegestelle mit dem Ultraschallsensor bestimmt und diese Entfernung wird dann durch die Anzeigevorrichtung dem Bediener angezeigt. Insbesondere zeigt die Anzeigevorrichtung die Entfernung in Echtzeit an, so dass keine Verzögerung zwischen der Anzeige und einer Änderung der Entfernung besteht. Somit kann eine Bedienung gezielt und genau erfolgen.
    [0025] Des Weiteren kann das Verfahren zur Steuerung des Auslegers einen weiteren Schritt aufweisen. In diesem Schritt wird die maximale Verstellgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Entfernung von dem Ende des Auslegers zu der Anlegestelle limitiert. Dieser Schritt wird insbesondere in Echtzeit ausgeführt, das heißt gleichzeitig mit dem Bestimmen der Entfernung durch die Ultraschallsensoren.
    [0026] Des Weiteren ist das Verfahren bei einem Anlegevorgang einsetzbar, wobei vor dem Anlegevorgang eine Grobpositionierung erfolgt. Mit anderen Worten erfolgt das Anlegen in zwei Schritten, wovon der erste Schritt die Grobpositionierung ist und der zweite Schritt der Anlegevorgang. Bei der Grobpositionierung kann die Bewegungskompensation aktiv sein oder nicht, während es vorteilhaft ist, wenn sie bei dem Anlegevorgang aktiv ist.
    [0027] Bei der Grobpositionierung ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Endes des bewegbaren Auslegers insbesondere hoch, damit ein zügiges Anlegen möglich ist. Somit können kurze Taktzeiten ermöglicht werden. Dies kann zu einer Reduzierung der Kosten führen. Da bei der Grobpositionierung vorzugsweise eine hohe Verstellgeschwindigkeit vorliegt, ist es vorzuziehen, dass ein Sicherheitsabstand zur Anlegestelle gewahrt bleibt. Es kann jedoch bei einer schnellen Bewegung in Richtung der Anlegestelle, z.B. beim Ausschwenken des Auslegers, zu einer Fehlbedienung und/oder Fehleinschätzung des Bedieners, beispielsweise bezüglich Länge und Position des Auslegers und/oder des freien Endes des Auslegers, zur Kollision zwischen Ausleger und der Anlegestelle oder einem sonstigen Hindernis kommen. Um dies zu verhindern kann beispielsweise die Steuerung die Verstellgeschwindigkeit bei Unterschreitung eines Mindestabstandes ändern, vorzugsweise senken. Beispielsweise kann eine Bewegung bei Unterschreitung des Mindestabstandes automatisch gestoppt werden und/oder der Ausleger kann in die andere Richtung bewegt werden, insbesondere weg von der Anlegestelle und/oder der Ausleger kann beispielsweise eingezogen werden. Das heißt durch die Veränderung der Verstellgeschwindigkeit bei einem Unterschreiten eines Mindestabstandes können Unfälle verhindert werden und/oder ein ungewollter Kontaktaufbau kann verhindert werden. Der Mindestabstand kann beispielsweise ein Meter sein. Beim Unterschreiten der Entfernung zwischen dem freien Ende des Auslegers und der Anlegestelle von einem Meter verändert die Steuerung die Verstellgeschwindigkeit, insbesondere abrupt.
    [0028] Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Verstellgeschwindigkeit beispielsweise linear verändert werden, je näher sich die Entfernung von dem freien Ende zur Anlegestelle dem Mindestabstand annähert. Das heißt, dass Steuerung reduziert die Verstellgeschwindigkeit immer weiter, je eher die Entfernung zwischen dem freien Ende des Auslegers und der Anlegestelle sich dem Mindestabstand annähert.
    [0029] Danach erfolgt der eigentliche Anlegevorgang. Beim Anlegevorgang ist insbesondere die Bewegungskompensation der Steuerung aktiv, damit eine bessere und genauere Steuerung des Auslegers durch den Bediener ermöglicht wird. Bei diesem Schritt kann die Verstellgeschwindigkeit abhängig von der Entfernung des freien Endes des bewegbaren Auslegers bis zu der Anlegestelle sein. Das heißt bei größerer Entfernung wird eine größere Geschwindigkeit zugelassen als bei einer kleineren Entfernung. Dadurch können Schäden und/oder unnötige Materialbeanspruchung durch zu schnellen und damit abrupten Kontaktaufbau vermieden werden.
    [0030] Während der Grobpositionierung kann die Anzeigevorrichtung die Entfernung dem Bediener anzeigen, oder der Bediener kann die Grobpositionierung auf Basis einer visuellen Anzeige durchführen.
    [0031] Das Steuerungssystem ist vorzugsweise an einem Wasserfahrzeug, beispielsweise einem Schiff, und/oder an einem sonstigen wassergebundenen Objekt, beispielsweise einer Bohrinsel, angeordnet.
    [0032] Offenbart ist ein Steuerungssystem für einen Ausleger, der durch einen Aktor bewegbar ist. Ein freies Ende des Auslegers ist mit zumindest einem Sensor ausgestattet, wobei dieser Sensor ein Ultraschallsensor ist und der die Entfernung des freien Endes des Auslegers zu einer Anlegestelle eines Objektes bestimmt, wobei zusätzlich eine Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, die die Entfernung anzeigt. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    [0033] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Figur 1 ein Steuerungssystem für einen Ausleger gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2 eine Anordnung von Ultraschallsensoren gemäß einem Ausführungsbeispiel, und Figur 3 eine schematische Zeichnung eines Aufbaus eines Steuerungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    [0034] Figur 1 zeigt ein Steuerungssystem 1, das an einem Ausleger 2 eines Schiffes 4, welches ein Wasserfahrzeug ist, angeordnet ist. Des Weiteren ist eine Anlegestelle 6 dargestellt, die beispielsweise an einer Bohrinsel 8 oder einem sonstigen Objekt angeordnet ist. Des Weiteren ist ein Bediener 10 dargestellt, der den bewegbaren Ausleger 2 über ein Bedienelement 12 steuern kann, wobei das Bedienelement 12 zumindest einen Aktor 14 steuert. Durch den Aktor 14 kann der Ausleger 2 bewegt werden, insbesondere kann der Ausleger 2 um eine Hochachse des Fahrzeugs verschwenkt werden und/oder um eine Achse geschwenkt werden, die sich quer zur Hochachse erstreckt, also gehoben und gesenkt werden. Des Weiteren kann der Ausleger 2 eingezogen und ausgefahren werden.
    [0035] Des Weiteren weist das Steuerungssystem 1 einen Ultraschallsensor 18 auf, der an einem freien Ende 20 des Auslegers angeordnet ist, wobei das freie Ende 20 des Auslegers 2 in Richtung der Anlegestelle 6 kragt. Der Ultraschallsensor 18 sendet Schallwellen 22 in Richtung der Anlegestelle 6 aus, um somit eine Entfernung zwischen dem freien Ende 20 und der Anlegestellt 6 zu bestimmen. Diese Entfernung wird von dem Ultraschallsensor 18 an eine Anzeige 24 weitergegeben. Diese stellt die Entfernung dem Bediener 10 dar, so dass dieser mit Hilfe des Bedienelements 12 den Aktor 14 derart steuern kann, so dass das freie Ende 20 die Anlegestelle 6 erreicht. Des Weiteren weist das Steuerungssystem 1 eine Steuerung 26 auf, die die Verstellgeschwindigkeit, die der Bediener 10 durch das Bedienelement 12 vorgeben kann, limitiert.
    [0036] Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausleger 28, an dessen freien Ende 30 Ultraschallsensoren 32 angeordnet sind. Ein Teil der Ultraschallsensoren 32 sind dabei auf einer Anlegeseite 34 angeordnet, die insbesondere bei einem Anlegevorgang der Anlegestelle, in diesem Fall einer Anlegestelle 36 gegenübersteht. Des Weiteren sind weitere Ultraschallsensoren 32 seitlich von der Anlegeseite 34 auf Seitenflächen 38 des Auslegers 28 angeordnet. Die Ultraschallsensoren 32, die auf den Seitenflächen 38 angeordnet sind, sind nahe der Anlegeseite 34, stirnseitig des freien Endes 30 angeordnet. Zusammengefasst sind die Ultraschallsensoren 32 U-Förmig um das freie Ende 30 des Auslegers 28 herum angeordnet. Die Ultraschallsensoren 32 jeweils geben eine Schallwelle ab, um die Entfernung zwischen der Anlegeseite 34 und der Anlegestelle 36 zu bestimmen. Die Ultraschallsensoren 32 können die jeweils gemessene Entfernung an ein Rechenelement 40 weitergeben, das mittels Triangulation zwischen mehreren Ultraschallsensoren 34 eine dreidimensionale Position und/oder eine Lage der Anlegestelle 36 bestimmt. Das Rechenelement 40 kann zusätzlich mit einer Steuerung 42 in Verbindung stehen, die die Verstellgeschwindigkeit des Auslegers 28 limitiert, wenn die Entfernung zwischen freiem Ende 30 und Anlegestelle 36 kleiner wird, und an eine Anzeigenvorrichtung 44, die die Entfernung anzeigen kann und/oder auch ein dreidimensionales Bild der Anlegestelle 36 anzeigen kann.
    [0037] Figur 3 zeigt einen schematischen Aufbau eines Steuerungssystems 46. In dem Steuerungssystem misst/messen einer oder mehrere Ultraschallsensoren 48 die Entfernung von dem freien Ende 20 des Auslegers 2, siehe Figur 1, bis zu der Anlegestelle 6. Danach können die Daten an ein Rechenelement 50 weitergeleitet werden, wobei dieses über Triangulation zwischen mehreren Ultraschallsensoren 48 eine dreidimensionale Position der Anlegestelle 6 bestimmen kann. Danach kann diese Information an eine Anzeigevorrichtung 52 weitergeleitet werden, die den Abstand anzeigt. Alternativ kann die von dem oder den Ultraschallsensoren 48 bestimmt Entfernung direkt an die Anzeigevorrichtung 52 weitergeleitet werden. Des Weiteren kann das Rechenelement 50 Informationen an eine Steuerung 54 weiterleiten.
    [0038] Die Steuerung 54 kann ein Multiplikator bestimmen, beispielsweise zwischen 0 und 1, mit dem die Geschwindigkeit, die ein Bediener durch das Bedienelement 56 vorgibt, multipliziert werden kann, wobei der Multiplikatorwert abhängig ist von der gemessenen Entfernung ist. Ist das freie Ende 20 des Auslegers 2 zum Beispiel noch weit entfernt, kann die maximal mögliche Verstellgeschwindigkeit, die ein Aktor 58, der den Ausleger 6 antreibt, maximal ermöglicht, mit 1 multipliziert werden. Unterschreitet die Entfernung dann einen Mindestabstand wird der Multiplikator kleiner 1, sodass die Verstellgeschwindigkeit limitiert wird. Hat das freie Ende 20 beispielsweise eine Entfernung zu der Anlegestelle 6, die der Hälfte des Abstands des Mindestabstandes entspricht, so kann der Bediener beispielsweise den Ausleger nur noch mit der Hälfte der maximal möglichen Verstellgeschwindigkeit bewegen.
    [0039] Dann wird dementsprechend die Geschwindigkeit limitiert, das heißt ein Aktor 58 über den der Auslegers 6 bewegt wird, bewegt den Ausleger 6 maximal mit einer vorher festgelegten maximalen Verstellgeschwindigkeit. Bezugszeichenliste
    [0040] 1, 46Steuerungssystem2, 28Ausleger4Schiff6, 36Anlegestelle8Bohrinsel10Bediener12, 56Bedienelement14, 58Aktor18, 32Ultraschallsensor20, 30freies Ende22Schallwellen24, 44, 52Anzeigevorrichtung26, 42Steuerung34Anlegeseite38Seitenflächen40, 50Rechenelement
    权利要求:
    Claims (15)
    [0001] Steuerungssystem für einen über zumindest einen Aktor (14, 58) bewegbaren Ausleger (2, 28), dessen freies Ende (20, 30) mit zumindest einem Sensor ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Ultraschallsensor (18, 32) ist, über den die Entfernung zu einer Anlegestelle (6, 36) eines Objektes (8) bestimmbar ist und wobei eine Anzeigevorrichtung (24, 44, 52) vorgesehen ist, die derart eingerichtet ist, die Entfernung anzuzeigen.
    [0002] Steuerungssystem gemäß Anspruch 1, wobei zumindest zwei Ultraschallsensoren (18, 32) an dem freien Ende (20, 30) vorgesehen sind.
    [0003] Steuerungssystem gemäß Anspruch 2, wobei zumindest ein Rechenelement (40, 50) vorgesehen ist, das dazu konfiguriert ist mittels Triangulation zwischen zumindest zwei Ultraschallsensoren (18, 32) eine Lage der Anlegestelle (6, 36) und/oder eine dreidimensionale Position der Anlegestelle (6, 36) zu ermitteln.
    [0004] Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei dieses eine Steuerung (26, 42) aufweist, die derart konfiguriert ist, eine Verstellgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Entfernung von dem freien Ende (20, 30) des Auslegers (2, 28) zu der Anlegestelle (6, 36) zu limitieren.
    [0005] Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei dieses dazu konfiguriert ist eine Bewegungskompensation auszuüben, die eine ungewollte Verstellung des freien Endes (20, 30) des Auslegers (2, 28) durch äußere Einflüsse verhindert und/oder dazu konfiguriert ist eine Änderung der Lage der Anlegestelle (6, 36) zu kompensieren.
    [0006] Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das freie Ende (20, 30) des Auslegers (2, 28) eine Anlegeseite (34) aufweist, die mit der Anlegestelle (6, 36) verbindbar ist und der Anlegestelle (6, 36) gegenübersteht, wobei zumindest der oder einer der oder zumindest ein Teil der oder alle Ultraschallsensoren (18, 32) auf der Anlegeseite (34) angeordnet sind.
    [0007] Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei zumindest einer der Ultraschallsensoren (18, 32) seitlich an dem freien Ende (20, 30) des Auslegers (2, 28) angeordnet ist.
    [0008] Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei dieses ein Bedienelement (12, 56) aufweist, um die Position des freien Endes (20, 30) des Auslegers (2, 28) durch eine Bedienperson (10) zu verstellen.
    [0009] Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Ausleger (2, 28) eine Landungsbrücke und/oder ein Kranarm ist.
    [0010] Verfahren zur Steuerung eines Auslegers (2, 28) mit dem Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Entfernung von dem freien Ende (20, 30) des Auslegers (2, 28) zu der Anlegestelle (6, 36) von dem Ultraschallsensor (18, 32) bestimmt wird und diese Entfernung durch die Anzeigevorrichtung (24, 44, 52) angezeigt wird.
    [0011] Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei eine Steuerung (26, 42) eine maximale Verstellgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Entfernung von dem freien Ende (20, 30) des Auslegers (2, 28) zu der Anlegestelle (6, 36) limitiert.
    [0012] Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei das Verfahren bei einem Anlegevorgang eines Wasserfahrzeugs (4) einsetzbar ist.
    [0013] Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei vor dem Anlegevorgang, bei dem eine Feinpositionierung des Auslegers (2, 28) erfolgt, eine Grobpositionierung erfolgt, wobei sich bei der Grobpositionierung, bei Unterschreitung eines Mindestabstandes vom freien Ende (20, 30) des Auslegers (2, 28) zur Anlegestelle (6, 36) an dem Objekt (8) die Verstellgeschwindigkeit ändert.
    [0014] Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei bei dem Anlegevorgang eine Bewegungskompensation aktiviert wird.
    [0015] Wasserfahrzeug mit dem Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102019202690A1|2020-09-03|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2020-07-31| STAA| Information on the status of an ep patent application or granted ep patent|Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED |
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    2021-04-07| 17P| Request for examination filed|Effective date: 20210302 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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