專利名稱：用于系泊機(jī)器人的激光掃描的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于定位船只的附著區(qū)域的輪廓掃描，所述附著區(qū)域用于在船上附著系泊機(jī)器人。
背景技術(shù)：
在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)知道為了裝載和卸載，用傳統(tǒng)的手工處理過(guò)程幫助船只入塢的不同系統(tǒng)。例如，日本專利公開(kāi)No.2000292540描述了提供此類器件的一種系統(tǒng)，其能夠以具有相對(duì)簡(jiǎn)單構(gòu)造的低成本通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)船只來(lái)測(cè)量船只的停泊速度。安裝在碼頭的激光傳感器被安置在用來(lái)控制傳感器的方向的轉(zhuǎn)盤上，并且在掃描的時(shí)候，在激光束軸向移動(dòng)范圍中轉(zhuǎn)盤沿垂直方向改變傳感器的角度，激光束軸向移動(dòng)范圍在沿其在滿潮時(shí)可以檢測(cè)船只的位置的激光束照射軸和沿其在低潮時(shí)可以檢測(cè)船只的位置的另一激光束照射軸之間，使得傳感器能夠通過(guò)改變傳感器的激光束照射軸來(lái)檢測(cè)船只，甚至是在船只的位置沿垂直方向改變的時(shí)候。然后，通過(guò)固定激光束照射軸在傳感器檢測(cè)船只的位置來(lái)測(cè)量船只的停泊速度。當(dāng)測(cè)量被忽略，而船只橫靠在碼頭時(shí)，通過(guò)再次移動(dòng)傳感器可以檢測(cè)到船只的位置。
在另一例子中，美國(guó)專利公開(kāi)No.6023665描述了使用激光脈沖得到遠(yuǎn)處目標(biāo)的輪廓來(lái)檢測(cè)、識(shí)別和使飛行器入塢的系統(tǒng)。該系統(tǒng)最初掃描門前面的區(qū)域，直到定位并識(shí)別了目標(biāo)。一旦該目標(biāo)的身份已知，該系統(tǒng)就追蹤此目標(biāo)。通過(guò)使用來(lái)自輪廓的信息，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示飛機(jī)的類型、離停靠點(diǎn)的距離和飛機(jī)側(cè)面位置。
在另一例子中，日本專利公開(kāi)No.4303706描述了無(wú)需接觸并且不費(fèi)力地檢測(cè)船的位置的系統(tǒng)，船的位置會(huì)因?yàn)槌逼鸪甭浜痛男遁d工作中大量材料的卸載量而實(shí)時(shí)地改變。激光測(cè)距儀被附著在貨物搬運(yùn)裝備上，如卸載機(jī)。光束用于朝正在靠近碼頭的船上下掃描。在距離的測(cè)量結(jié)果中，指示最短距離的值成為到船舷側(cè)的拐角部分(cornerpart)的距離。因此，相對(duì)于貨物搬運(yùn)裝備的船的水平距離和垂直距離能夠基于光束的該距離和上下角度進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)將水平距離和垂直距離作為工作數(shù)據(jù)來(lái)控制貨物搬運(yùn)裝備時(shí)，該裝備能夠工作，使得貨物搬運(yùn)裝備尖端的刮削部分(scrapping part)等不會(huì)撞擊船的底端。
在另一例子中，美國(guó)專利公開(kāi)No.3594716描述了一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中船只入塢系統(tǒng)使用發(fā)射和接收換能器來(lái)產(chǎn)生指示沿特定船的軸的速度分量的多普勒頻移信號(hào)(Doppler frequency shifted signal)。該信號(hào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，并被處理以產(chǎn)生沿所感測(cè)的軸的速度和方向信息。此速度信息被校正，以補(bǔ)償海洋介質(zhì)的聲傳播特征的變化。
在另一例子中，美國(guó)專利公開(kāi)No.3690767描述了大型遠(yuǎn)洋船只的入塢系統(tǒng)，其包含激光脈沖范圍雷達(dá)系統(tǒng)、回射器、接收和發(fā)射光學(xué)器件，該雷達(dá)系統(tǒng)具有激光發(fā)射器和接收器。兩個(gè)這樣的系統(tǒng)布置在船塢上?；厣淦鞑贾迷诖缀痛?。這些激光系統(tǒng)共享時(shí)間間隔計(jì)、計(jì)算機(jī)和顯示面板。隨著船靠近船塢時(shí)，激光追蹤回射器，測(cè)量被發(fā)射和接收的脈沖之間的時(shí)間間隔。進(jìn)行計(jì)算，并且正在靠近的船只的速度、其離船塢的距離和船只相對(duì)于船塢的位置被連續(xù)地顯示。然后將該信息發(fā)給船長(zhǎng)。
在另一例子中，美國(guó)專利公開(kāi)No.3707717描述了已經(jīng)提供的這樣一種系統(tǒng)，其用于生成相對(duì)于靠近入塢位置過(guò)程中的船舶的停泊速度曲線的校正命令信號(hào)。包括雷達(dá)收發(fā)器的多普勒雷達(dá)系統(tǒng)在入塢位置和船舶之間投射信號(hào)，并相應(yīng)地生成指示船舶速度和其的相對(duì)位移的多普勒移頻信號(hào)。其中存儲(chǔ)有指示預(yù)期初始停泊條件的預(yù)設(shè)初始計(jì)數(shù)的雷達(dá)計(jì)數(shù)器，通過(guò)根據(jù)多普勒頻移從初始計(jì)數(shù)向下計(jì)數(shù)來(lái)與該頻移信號(hào)對(duì)應(yīng)。包括用于根據(jù)實(shí)際條件更新雷達(dá)計(jì)數(shù)器的器件，并且所述器件包括聲波檢測(cè)器，其周期性地在船舶和入塢位置之間投射聲波信號(hào)，并且相應(yīng)地生成與所反射的聲波能量相對(duì)應(yīng)的校正的計(jì)數(shù)信號(hào)，指示船舶到入塢位置的實(shí)際距離。利用周期性地想雷達(dá)計(jì)數(shù)器傳送所校正的計(jì)數(shù)信號(hào)的器件，來(lái)校正實(shí)際和預(yù)設(shè)初始條件之間的誤差。速度曲線生成器對(duì)雷達(dá)計(jì)數(shù)器的輸出作出響應(yīng)，并生成編程的所期望的停泊速度曲線，比較儀對(duì)速度曲線生成器和計(jì)數(shù)器作出響應(yīng)，從而生成指示實(shí)際和所期望的船舶停泊曲線之間的任何差異的命令信號(hào)。
在另一例子中，美國(guó)專利公開(kāi)No.3754247描述了顯示裝置，其用來(lái)顯示船、表示想要的停泊處的線和指示器，所述指示器與停泊標(biāo)記線的分隔表示船的相關(guān)部分的接近速度(closing rate)偏離了由函數(shù)生成器確定的值，該函數(shù)生成器從表示船的該部分離停泊處的距離的信號(hào)生成最優(yōu)函數(shù)。
在另一例子中，美國(guó)專利公開(kāi)No.4340936描述包括微處理器的導(dǎo)航系統(tǒng)，所述微處理器具有外圍存儲(chǔ)設(shè)備并由只讀存儲(chǔ)器編程，該系統(tǒng)包括用來(lái)測(cè)量變量參數(shù)的傳感器，和用來(lái)插入已知固定值的拇指開(kāi)關(guān)，以及由此類參數(shù)和數(shù)據(jù)計(jì)算最優(yōu)航行所需的讀出數(shù)據(jù)的微處理器，最優(yōu)航行考慮了風(fēng)壓差、當(dāng)前設(shè)置和漂流這些因素，該系統(tǒng)具有隨著開(kāi)關(guān)被順序選中時(shí)選擇顯示哪些數(shù)據(jù)的開(kāi)關(guān)，這些所顯示的數(shù)據(jù)被附加用來(lái)唯一標(biāo)識(shí)每個(gè)顯示的數(shù)值的α標(biāo)記。
在另一例子中，美國(guó)專利公開(kāi)No.5274378描述了相對(duì)速度指示器系統(tǒng)，用來(lái)協(xié)助船只入塢，使用雷達(dá)傳感器以提供指示船與參照物(例如船塢)之間的相對(duì)速度的相對(duì)速度信號(hào)。與該雷達(dá)傳感器相關(guān)聯(lián)的無(wú)線發(fā)射器接收所述相對(duì)速度信號(hào)并發(fā)射指示所述相對(duì)速度信號(hào)的信號(hào)。由船長(zhǎng)攜帶的便攜式接收器和指示器單元具有用于接收發(fā)射信號(hào)的接收器和被安排接收來(lái)自所述接收器的指示所發(fā)射信號(hào)并由此指示相對(duì)速度信號(hào)的接收器信號(hào)，來(lái)指示船與參照物之間的相對(duì)速度。
在另一例子中，美國(guó)專利公開(kāi)No.5432515描述了入塢信息系統(tǒng)，用來(lái)協(xié)助船只入塢，使用傳感器提供指示船和參照物之間關(guān)系的信息，該參照物例如是船塢、海岸線、河岸、碼頭、河灣(bends)和入塢區(qū)域。計(jì)算機(jī)整理這些信息。與該計(jì)算機(jī)相關(guān)的無(wú)線發(fā)射機(jī)發(fā)射指示這些信息的信號(hào)。由船長(zhǎng)攜帶的便攜式接收器和指示器具有接收發(fā)射信號(hào)的接收器和顯示信息的指示器屏幕。該遠(yuǎn)端的接收器還包括在船上和海岸上的固定監(jiān)視器、船上用來(lái)和計(jì)算機(jī)通信以及與基于海岸的通信系統(tǒng)連接的電話鏈路通信的電話。
在另一例子中的美國(guó)專利公開(kāi)No.5969665中，一種改進(jìn)的方法和裝置提供了通過(guò)確定和顯示危險(xiǎn)的相對(duì)行進(jìn)區(qū)域(relative coursezone)來(lái)對(duì)操船進(jìn)行的控制，其中船只速度矢量的末端不應(yīng)該為了躲避目標(biāo)的操縱策略和/或避免碰撞的操縱而定位，應(yīng)該為了追擊目標(biāo)和/或攔截的操縱策略而定位。該裝置包含目標(biāo)布置計(jì)算器(evaluator)、控制系統(tǒng)、危險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置系統(tǒng)、初始數(shù)據(jù)處理器、至少一個(gè)顯示器和危險(xiǎn)的相對(duì)行進(jìn)區(qū)域限定器，該限定器包括界面信號(hào)分發(fā)器、邏輯處理器、信號(hào)分發(fā)器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包含三角函數(shù)處理器、加法器、乘除裝置和數(shù)據(jù)處理器。危險(xiǎn)的相對(duì)行進(jìn)區(qū)域顯示在至少一個(gè)指示器上，證實(shí)操作員可能評(píng)估接近危險(xiǎn)位置，并立即選擇用于預(yù)防碰撞操縱的反碰撞操縱，和/或選擇用于執(zhí)行指定船只操縱策略的最優(yōu)操縱。
在另一例子中的美國(guó)專利公開(kāi)No.6677889的例子中，提供了能自動(dòng)將船入塢的自動(dòng)入塢系統(tǒng)。該自動(dòng)入塢系統(tǒng)提供了雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)閉和受入塢處理器控制的二級(jí)推進(jìn)系統(tǒng)(secondary propulsionsystem)。
在另一例子中，日本專利公開(kāi)No.60-187873描述了通過(guò)基于電視攝像機(jī)所獲得的靶目標(biāo)與設(shè)置在船上的激光距離測(cè)量設(shè)備的視頻和距離來(lái)執(zhí)行入塢操作，從而在橫靠碼頭的船所需的操作中可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和省力的系統(tǒng)。信號(hào)處理器處理電視攝像機(jī)采集的靶目標(biāo)的視頻信號(hào)及其距離信號(hào)，該距離信號(hào)根據(jù)事先存儲(chǔ)的用于分析靶目標(biāo)和船之間位置關(guān)系的程序、利用激光距離測(cè)量設(shè)備來(lái)測(cè)量，這使得可以實(shí)時(shí)精確確定靶目標(biāo)。當(dāng)該信號(hào)處理器輸出用于操作系泊設(shè)備(如絞盤)的信號(hào)時(shí)，該信號(hào)處理器還基于靶目標(biāo)和船之間的位置關(guān)系來(lái)輸出一個(gè)入塢命令。
在另一例子中，美國(guó)專利公開(kāi)No.4063240描述了一種在入塢操作期間利用感覺(jué)子系統(tǒng)的多樣導(dǎo)出并顯示入塢參數(shù)的電子入塢系統(tǒng)。顯示的參數(shù)包括在入塢操縱過(guò)程中的船首和船尾速度、與碼頭垂直和平行的船速度以及相對(duì)于碼頭的船只方位。這些參數(shù)通過(guò)傳感器采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，這些傳感器包括僅接收單脈沖的和僅接收多普勒的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由船上燈塔天線輻射的信號(hào)確定船上所選參照位置的角度位置和表示船速的具有一定頻率的信號(hào)。利用能夠確定精確到一英尺的范圍的基帶脈沖雷達(dá)系統(tǒng)可以完成范圍測(cè)量。在船只和基于海岸的系統(tǒng)之間的遙測(cè)鏈路提供了同時(shí)顯示船上和陸上數(shù)據(jù)并傳遞來(lái)自碼頭所有者的入塢命令給入塢領(lǐng)航員的器件。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種掃描系統(tǒng)，用來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，或者至少提供給公眾一個(gè)有用的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
在第一個(gè)方面，本發(fā)明存在于用來(lái)在船只的輪廓上定位靶區(qū)域的輪廓掃描儀中，其包括適于漸進(jìn)地或瞬時(shí)向所述船只輻射的發(fā)射器；提供指示在其上入射的輻射的信號(hào)的接收器；包括所存儲(chǔ)的指令控制器或處理器，用來(lái)激勵(lì)所述發(fā)射器并接收所述信號(hào)，且適于確定所述靶區(qū)域相對(duì)于掃描儀的垂直位置。
優(yōu)選地，根據(jù)所述靶區(qū)域定位相關(guān)聯(lián)的系泊機(jī)器人或其它船只的錨泊系統(tǒng)。
優(yōu)選地，上述系泊機(jī)器人包括附著墊，以適于接合到所述區(qū)域。
在另一方面，本發(fā)明存在于如上文所述的輪廓掃描儀中，其中，所述發(fā)射器是激光器。
在另一方面，本發(fā)明存在于如上文所述的輪廓掃描儀中，其中，所述控制器接收所述信號(hào)，并將包含在其中的極坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)。
優(yōu)選地，所述直角坐標(biāo)包含橫斷面輪廓。
優(yōu)選地，所述控制器對(duì)所述直角坐標(biāo)求微分，從而確定導(dǎo)數(shù)輪廓。
優(yōu)選地，所述邊緣被定義為所述導(dǎo)數(shù)輪廓超出預(yù)定閾值的任何部分。
優(yōu)選地，所述靶區(qū)域在最上邊緣和任何顯著的中間邊緣之間。
優(yōu)選地，所述靶區(qū)域距離是所述中間邊緣的預(yù)定距離。
在另一方面，本發(fā)明存在于如上文所述的輪廓掃描儀中，其中，所述掃描儀周期性地更新所述靶區(qū)域位置。
在另一方面，本發(fā)明存在于如上文所述的輪廓掃描儀中，其中，從所述信號(hào)中還確定從下面選擇的任何一個(gè)或多個(gè)船舷上緣，防擦板，和潮汐水平面。
在另一方面，本發(fā)明存在于安置在系泊設(shè)施上的系泊機(jī)器人中，用來(lái)系泊鄰近所述系泊設(shè)施的漂浮的船只，所述系泊機(jī)器人包括用于定位在所述漂浮的船只的側(cè)面上的抽氣墊，用于相對(duì)于所述系泊設(shè)施移動(dòng)所述抽氣墊的激勵(lì)器，在前面的權(quán)利要求中的任一中所述的輪廓掃描儀，用來(lái)控制所述激勵(lì)器以至少影響所述抽氣墊的受控制的垂直定位。
在另一方面，本發(fā)明存在于用于漂浮的船只的系泊設(shè)施中，該系泊設(shè)施包括至少一個(gè)如上文所述的系泊機(jī)器人。
在另一方面，本發(fā)明存在于系泊漂浮的船只的方法中，該漂浮的船只鄰近如上文所述的種類的系泊設(shè)施，這種方法構(gòu)成為操作輪廓掃描儀掃描船只的外殼，允許響應(yīng)于輪廓掃描儀所述抽氣墊的垂直位置的任何調(diào)整，將抽氣墊接合到所述船只的外殼，吸附抽氣墊到所述船只的外殼。
優(yōu)選地，在所述抽氣墊的吸附之前，輪廓掃描儀還掃描鄰近所述系泊設(shè)施的水面，從而確定海況，其中，所述抽氣墊的吸附是與海況相關(guān)的最小抽氣壓力。
優(yōu)選地，在將所述墊接合到所述外殼之前，輪廓掃描儀還掃描鄰近系泊設(shè)施的水的潮汐體的水面，從而允許確定所述水的潮汐體的潮汐狀態(tài)，其中所述抽氣墊的垂直定位依賴于潮汐狀態(tài)。
對(duì)于與本發(fā)明相關(guān)的本領(lǐng)域技術(shù)人員，構(gòu)造的許多變化和本發(fā)明更廣范圍地不同的實(shí)施例和應(yīng)用將暗示它們不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍。在此的披露和描述純粹是示例性的，無(wú)意于限制。
本發(fā)明存在于前述中，并且還展望以下給出的例子的結(jié)構(gòu)。


現(xiàn)在將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的一種優(yōu)選形式；圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)圖；圖2是控制邏輯的流程圖。
具體實(shí)施例方式
國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/NZ01/00025，PCT/NZ01/00026，PCT/NZ02/00062，PCT/NZ03/00001和PCT/NZ03/00167的內(nèi)容在此引入作為參考。
在現(xiàn)在描述的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及垂直對(duì)準(zhǔn)用于將機(jī)器人系泊在船只的側(cè)面的附著墊(例如吸力墊)的設(shè)備和方法。現(xiàn)有技術(shù)在垂直對(duì)準(zhǔn)方面的嘗試涉及潮汐圖(tide chart)和查找表的使用，查找表用來(lái)識(shí)別船只或由所述船只的操作員輸入的船只的關(guān)鍵屬性。
當(dāng)船只110橫靠系泊設(shè)施如碼頭102，并接近靜止時(shí)，掃描儀100可以用來(lái)檢測(cè)適于將系泊機(jī)器人104的附著墊(如抽氣墊)垂直附著在船只外殼的附著區(qū)域112存在的位置，如圖1所示。在將抽氣墊附著在船上之前進(jìn)行掃描。
使用與基于PLC的“PC”耦合在一起的“Sick”單線(single line)激光雷達(dá)來(lái)執(zhí)行該掃描過(guò)程，基于PLC的“PC”用來(lái)將數(shù)據(jù)處理成對(duì)控制程序來(lái)說(shuō)可用的格式。
掃描儀可以掃描船只110的外殼的側(cè)面輪廓以用來(lái)檢測(cè)例如·船只的船舷上緣108。
·外殼側(cè)面上的靶附著區(qū)域112。
·調(diào)帶裝置(belting)或防擦板(rubbing strake)114的頂部。
·調(diào)帶裝置或防擦板凸出外殼的寬度。
·當(dāng)前潮汐水平面106。
有了以上信息，系泊機(jī)器人104的位置控制元件能被控制以使該墊定位在船只上的適當(dāng)位置，以避免船只側(cè)面的凸出或張開(kāi)。
除此之外，掃描儀還為任何港務(wù)管理局或海運(yùn)操作員提供以下信息·通過(guò)和所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)比較，識(shí)別實(shí)際船的橫靠。
·作為檢潮儀，以提供關(guān)于潮汐水平面的反饋和由例如潮汐波或風(fēng)暴潮引起的任何其不尋常的波動(dòng)。
·建立每艘船到達(dá)和出發(fā)的吃水圖(draughts)。
潮汐高度的掃描對(duì)允許將抽氣墊定位在對(duì)該潮汐狀態(tài)適當(dāng)?shù)母叨扔欣?。安置在系泊設(shè)施的抽氣墊通常沿相對(duì)系泊設(shè)施的垂直方向是自由活動(dòng)方式。它可以沿水平面有對(duì)其行使的主動(dòng)控制以便將船只保持在距離所期望的位置的一定范圍內(nèi)。然而，一旦附著在船只上，抽氣墊的自由活動(dòng)垂直移動(dòng)就要求滿足潮汐變化和船只裝載變化，這在相對(duì)系泊設(shè)施的垂直方向移動(dòng)船只。系泊機(jī)器人將具有抽氣墊沿垂直方向的有限的范圍或行程。抽氣墊可以安置在具有有限長(zhǎng)度的垂直軌道上。通過(guò)由掃描儀確定潮汐的狀態(tài)，在接合到船只上以確保抽氣墊被附加(受制于任何可以防止同樣問(wèn)題的外殼的所檢測(cè)到的目標(biāo))之前，能夠控制抽氣墊的位置，用以假定潮汐水平面所決定的垂直的合適位置。例如，如果潮汐在最滿潮或接近滿潮，抽氣墊應(yīng)該盡可能緊密地(受制于可以限制這種接近的外殼的任何目標(biāo))定位在其行程的上限或接近上限。然后，接下來(lái)的落潮將允許抽氣墊在達(dá)到其垂直軌道上的其行程的最下限之前保持最大持續(xù)時(shí)間的附著。
水面掃描也允許海況的確定。積聚的海況信息能夠由本發(fā)明的裝置使用以便控制為抽氣墊與船只接合指定指定合適的吸力。暴躁的(即波浪起伏)海況通常與強(qiáng)風(fēng)相關(guān)聯(lián)。這可以要求吸力被設(shè)置在合適的水平，以保證船只由一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人保持安全定位在系泊設(shè)施附近。
掃描可以在緊接船只系泊發(fā)生之前的時(shí)間段期間發(fā)生或者同時(shí)進(jìn)行以允許潮汐和海況數(shù)據(jù)的采集和記錄。
現(xiàn)在將描述可以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)部件的例子。
1.硬件在一個(gè)例子中的本發(fā)明集成在基于PLC的控制系統(tǒng)中，包括單線激光輪廓掃描儀。
基于PLC“導(dǎo)軌(rack)”的多廠商接口(MVI)模塊。
2.操作掃描系統(tǒng)將為系泊單元提供沿垂直軸的“前置級(jí)”位置。
當(dāng)船只存在于并且靠近系泊位置時(shí)，操作員將在人機(jī)接口(HMI)上按“前置級(jí)”按鈕。
一切就緒時(shí)，PLC將請(qǐng)求來(lái)自掃描儀的數(shù)據(jù)，請(qǐng)求并更新該數(shù)據(jù)，正如在第三部分中定義的參數(shù)所要求的一樣。
3.控制參數(shù)A.對(duì)于“前置級(jí)”最大的船只的停泊處的距離(mm)該參數(shù)將保證由于掃描儀的有效范圍，該單元不能察看下一個(gè)停泊處。
B.最小垂直靶區(qū)高度(mm)這將保證如果船上升和下降，在任何較低布置的雷達(dá)目標(biāo)(obstacle)(如防擦板)或所期望的最低點(diǎn)附著區(qū)域的最高點(diǎn)，和最高的所期望的附著點(diǎn)或由例如船舷上緣限定的附著區(qū)的頂部的最低點(diǎn)之間的距離對(duì)于該單元的附著足夠大。
C.重新掃描定時(shí)器(mm)一旦掃描儀被要求給PLC提供信息，其將被要求重新掃描以檢查基于該定時(shí)器采集的數(shù)據(jù)。
D.在重新掃描之間的最大高度變化(mm)如果在重新掃描之間的高度差超過(guò)該參數(shù)，警告將出現(xiàn)在HMI上。操作員能夠接受該新信息或者取消它，繼續(xù)處理舊信息。
E.如果重新掃描變化超出，改變垂直設(shè)置點(diǎn)(mm)如果在重新掃描高度之間的變化小于該參數(shù)，單元前置級(jí)垂直設(shè)置點(diǎn)將不改變。如果該變化大于該參數(shù)，垂直設(shè)置點(diǎn)將被更新。
4.數(shù)據(jù)采集掃描儀100是基于激光雷達(dá)的單元，當(dāng)需求時(shí)，如果小于80m，其可以掃描100度的弧線，通過(guò)串行通信報(bào)告回從掃描儀到掃描儀前面的目標(biāo)之間的角度(以0.5度的增量)和距離。
軟件可以采集該數(shù)據(jù)，對(duì)五次掃描讀到的距離求平均。平均后的數(shù)據(jù)點(diǎn)可以被從極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)。該(這些)數(shù)據(jù)點(diǎn)的方程(一個(gè)或多個(gè))可以被微分以找到這些點(diǎn)的“變化率”。具有最大變化率的點(diǎn)被用來(lái)作為參照其它這樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)以確定參照“0”數(shù)據(jù)的外殼上的所需點(diǎn)的位置。
參照?qǐng)D2，控制邏輯通過(guò)選擇前置級(jí)位置200示出開(kāi)始。掃描儀初始化并獲取極坐標(biāo)中的數(shù)據(jù)202，其后轉(zhuǎn)換為參照掃描儀的直角坐標(biāo)204。直角坐標(biāo)被微分206，從而允許獲得船舷上緣、防擦板和潮汐水平面208。然后，參數(shù)A和B被計(jì)算210。該過(guò)程暫停時(shí)間段C212并計(jì)算參數(shù)D 214。操作員可以選擇繼續(xù)216，在繼續(xù)下一個(gè)交互之前，計(jì)算參數(shù)E 218。
在此參照了與船只外殼接合的系泊機(jī)器人的抽氣墊，可以理解這是抽氣墊的優(yōu)選位置點(diǎn)。然而，為了系泊船只，其它位置點(diǎn)，如上部構(gòu)造或從外殼擴(kuò)展的部分也可以存在抽氣墊接合的合適的表面。
權(quán)利要求
1.一種用于在船只的輪廓上定位靶區(qū)域的輪廓掃描儀，其包括發(fā)射器，適于漸進(jìn)地或瞬時(shí)地向所述船只輻射；接收器，提供指示在其上入射的輻射的信號(hào)；控制器或處理器，包括所存儲(chǔ)的指令，用于激勵(lì)所述發(fā)射器并接收所述信號(hào)，且適于確定所述靶區(qū)域相對(duì)于掃描儀的垂直位置。
2.如權(quán)利要求1所述的輪廓掃描儀，其中，相關(guān)聯(lián)的系泊機(jī)器人或其它船只錨泊系統(tǒng)根據(jù)所述靶區(qū)域被定位。
3.如權(quán)利要求2所述的輪廓掃描儀，其中，所述系泊機(jī)器人包括適于接合到所述靶區(qū)域的附著墊。
4.如前面的權(quán)利要求中的任一所述的輪廓掃描儀，其中，所述發(fā)射器是激光器。
5.如前面的權(quán)利要求中的任一所述的輪廓掃描儀，其中，所述控制器接收所述信號(hào)，并將包含在其中的極坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)。
6.如權(quán)利要求5所述的輪廓掃描儀，其中，所述直角坐標(biāo)包含橫斷面輪廓。
7.如權(quán)利要求6所述的輪廓掃描儀，其中，所述控制器對(duì)所述直角坐標(biāo)求微分，從而確定導(dǎo)數(shù)輪廓。
8.如權(quán)利要求7所述的輪廓掃描儀，其中，所述邊緣定義為所述導(dǎo)數(shù)輪廓超過(guò)預(yù)定閾值的任何部分。
9.如權(quán)利要求8所述的輪廓掃描儀，其中，所述靶區(qū)域在最上邊緣和任何顯著的中間邊緣之間。
10.如權(quán)利要求8或9中任一所述的輪廓掃描儀，其中，所述靶區(qū)域與所述中間邊緣有預(yù)定距離。
11.如前面的權(quán)利要求中的任一所述的輪廓掃描儀，其中，所述的掃描儀周期性地更新所述靶區(qū)域位置。
12.如前面的權(quán)利要求中的任一所述的輪廓掃描儀，其中從所述信號(hào)還確定從下面選擇的任何一個(gè)或多個(gè)船舷上緣，防擦板，和潮汐水平面。
13.一種安置在系泊設(shè)施上的系泊機(jī)器人，用來(lái)系泊鄰近所述系泊設(shè)施的漂浮的船只，所述系泊機(jī)器人包括抽氣墊，用于在所述漂浮的船只的側(cè)面上定位，激勵(lì)器，用于相對(duì)所述系泊設(shè)施移動(dòng)所述抽氣墊，如前面的權(quán)利要求中的任一所述的輪廓掃描儀，用來(lái)控制所述激勵(lì)器，從而至少影響所述抽氣墊的受控制的垂直定位。
14.一種用于漂浮的船只的系泊設(shè)施，其包括至少一個(gè)如權(quán)利要求13中所述的系泊機(jī)器人。
15.一種系泊漂浮的船只的方法，該漂浮的船只鄰近如權(quán)利要求14中所述的種類的系泊設(shè)施，這種方法包括操作所述輪廓掃描儀掃描船只的外殼響應(yīng)于所述輪廓掃描儀，允許所述抽氣墊沿所述垂直位置的任何調(diào)整，將所述抽氣墊接合到所述船只的所述外殼，將所述抽氣墊吸附到所述船只的所述外殼。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，在所述抽氣墊吸附之前，所述輪廓掃描儀還掃描鄰近所述系泊設(shè)施的水面，從而確定海況，其中，所述抽氣墊的所述吸附是與所述海況相關(guān)的最小抽氣壓力。
17.如權(quán)利要求15或16所述的方法，其中，在將所述墊接合到所述外殼之前，所述輪廓掃描儀還掃描鄰近所述系泊設(shè)施的水的潮汐體的所述水面，從而允許確定水的所述潮汐體的所述潮汐狀態(tài)，其中，所述抽氣墊的所述垂直定位依賴于所述潮汐狀態(tài)。
全文摘要
一種用于在船只的輪廓上定位靶區(qū)域的輪廓掃描儀，包括適于漸進(jìn)地或瞬時(shí)向該船只輻射的發(fā)射器；提供指示在其上入射的輻射的信號(hào)的接收器；包括所存儲(chǔ)的指令的控制器或處理器，用于激勵(lì)發(fā)射器并接收所述信號(hào)，且適于確定靶區(qū)域相對(duì)于掃描儀的垂直位置。
文檔編號(hào)G01S13/88GK101080648SQ200580029286
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日
發(fā)明者彼得·詹姆斯·蒙哥馬利 申請(qǐng)人:卡沃泰克Msl控股有限公司