Lastpendeldämpfung für Containerbrücken - Intelligente Kamera sorgt für Sicherheit

Im sehr kompetitiven Wettbewerbsumfeld der heutigen Weltwirtschaft verlangen Kunden nach einer schnellen, kostengünstigen und zuverlässigen Frachtverladung. Hafenbetreiber begegnen diesen Anforderungen, indem sie die Prozesse der Containerabwicklung automatisieren und in hochtechnologische Anlagen für das Beladen und Entladen von Schiffen investieren.

Eine der wichtigsten Investitionen in einem Frachthafen ist die Containerbrücke. Sie dient zur Umladung von Frachtladungen von Schiffen auf die Bodentransportmittel – eine kostenintensive, zeitraubende und potenziell gefährliche Arbeit.

Auf einer Containerbrücke wird die Nutzlast an einen Rollwagen gehängt, der sich entlang eines horizontalen Trägers (Brücke) bewegt. Eine Containertraverse hält den Container fest während er sich vom Schiff zum an Land bereitstehenden Transportmittel bewegt. Um den Transfer von Frachtcontainern zu beschleunigen und sicherer zu machen, verlangen immer mehr Hafenbetreiber, dass Brücken mit automatisierten Sensor- und Kontrollsystemen ausgestattet werden.

Schwingbewegungen der Ladung sollen so kontrolliert und zudem sichergestellt werden, dass die Containertraverse optimal positioniert ist. Das automatisierte Stabilisierungssystem gewährleistet dabei, dass der Kranführer nicht alleine für die Kontrolle unerwünschter Bewegungen der Fracht verantwortlich ist. Dies verringert das Auftreten möglicher Unfälle durch Kranführer-Fehler, wozu auch verzögerte und/oder übertrieben starke Reaktionen auf Schwingbewegungen zählen. Denn letzteres kann die Nutzlast in gefährliche unkontrollierte Schwingungen versetzen.

Bildverarbeitung in Stabilisierungssystemen

Die MicroView & LingZhi Image Tech Corporation (MVLZ) (Peking, China) hat ein automatisches BV-basiertes Stabilisierungssystem entwickelt. Zum Brückenkran gehören neben dem BV-System auch ein Glasfaserkommunikationslink, ein auf speicherprogrammierter Steuerung (PLC) basierendes Rückkoppelungs-Kontrollsystem sowie ein elektronisches Kontrollsystem.

Das Bildverarbeitungs-System basiert auf einer Matrox Iris Kamera, einer 12-mm-Linse mit Nahinfrarot-Passfilter, speziellen Nahinfrarotlichtern und die Verkabelung.

Die Matrox Iris ist auf dem Rollwagen montiert, während die Lichtquellen an der Containertraverse als Marker dienen. Die intelligente Kamera nimmt kontinuierlich Bilder der Marker auf und berechnet in Echtzeit den Mittelpunkt von zwei Markern. Diese Information wird über einen RS-232-Link übertragen, der zu einem Glasfaserlink (und anschließend wieder zu einem RS-232-Link) wird, um eine zuverlässige Abdeckung der langen Distanz zwischen der intelligenten Kamera und der speicherprogrammierten Steuerung zu gewährleisten. Die Position des Mittelpunktes wird auf diese Weise konstant an die Steuerung übertragen. Diese gibt dem elektronischen Kontrollsystem Anweisungen. Das Kontrollsystem wiederum reguliert die Bewegungen des Rollwagens, um so die Schwingbewegungen des Containers zu verringern.

Die Arbeitsdistanz zwischen der Matrox Iris Kamera und den Markern auf der Containertraverse beträgt dabei zwischen 3 und 50 Metern. Der Blickwinkel der Kamera beträgt 28°. Die Containertraverse sollte sich stets im Blickfeld der Kamera befinden. Das System arbeitet bei einer Distanz von 50 Metern auf 10 Millimeter genau. Die Kontrollfrequenz des Rollwagens ist 20 Hz.

Smart-Kamera-basiertes System

Ein Smart-Kamera basiertes System entspricht optimal den Anforderungen der Containerbrücke bezüglich Präzision und Kontrollfrequenz. Weil das Steuerungssystem nur die Position der Marker benötigt, kann eine Smart-Kamera alle Aufgaben ausführen – die Aufnahme der Bilder, Verarbeitung und die Ausgabe der Resultate über die RS-232-Schnittstelle.

Der Sensor der Matrox Iris Smart-Kamera eignet sich für den Betrieb im Nahinfrarot-Bereich. Zwei Nahinfrarot-Lampen werden dabei als Marker für die Bildverarbeitung eingesetzt. MVLZ hat sich für Nahinfrarot entschieden, weil diese Technologie immun ist gegenüber Schlechtwettereinflüssen, wie z.B. Regen. Damit die Marker klar im Vordergrund zu sehen sind, ist eine leistungsstarke Lichtquelle notwendig.

Die Anwendung wurde mit dem Matrox Design Assistant entwickelt, einer integrierten Entwicklungsumgebung (IDE), die zusammen mit der Smart-Kamera erhältlich ist. Mit dem Design Assistant werden BV-Anwendungen mit einem Ablaufplan (Flussdiagramm) erstellt, ganz ohne Codierung von Programmen oder Skripten. Die Software der Smart-Kamera ist sehr einfach in der Anwendung und verlangt keine Programmierkenntnisse. „Wir initialisieren ganz einfach die serielle Schnittstelle, nehmen das Rohbild auf, führen eine Blobanalyse durch und übertragen die Daten an die serielle Schnittstelle“, erklärt Xing Xiao Managerin Technischer Support von MVLZ.

Einsatz

Das Stabilisierungssystem für Containerbrücken wird in verschiedenen chinesischen Häfen eingesetzt, darunter in Zhenjiang in der Provinz Guangdong und in Haikou in der Provinz Hainan.

Autor: C. Overbury, © Matrox Imaging

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