集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制系統(tǒng)和方法，通過轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)、激光掃描儀、系統(tǒng)運(yùn)算控制器和LED顯示屏，實(shí)現(xiàn)集卡位置及離岸橋基準(zhǔn)起吊點(diǎn)的偏差距離的準(zhǔn)確識(shí)別，同時(shí)把集卡偏離岸橋起吊點(diǎn)方向、距離信息顯示在LED顯示屏上，提示集卡司機(jī)調(diào)整集卡停車位置；同時(shí)，運(yùn)算控制器通過與PLC接口，獲取當(dāng)前作業(yè)的集裝箱類型信息，實(shí)現(xiàn)集卡?？课恢玫囊龑?dǎo)，PLC的控制系統(tǒng)通過接口獲取集卡是否已準(zhǔn)確到位，在集卡還未對(duì)位完成時(shí)，控制吊具保持安全高度，禁止橋吊司機(jī)的下放動(dòng)作，從而避免出現(xiàn)吊具對(duì)集卡的傷害事故。
【專利說明】集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集裝箱碼頭岸邊機(jī)械的裝卸【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]岸邊作業(yè)的橋吊是專業(yè)化集裝箱碼頭的核心作業(yè)機(jī)械，其作業(yè)效率和安全生產(chǎn)直接影響船舶裝卸速度。在橋吊實(shí)際的生產(chǎn)作業(yè)過程中，當(dāng)?shù)蹙邚募ㄉ系踹\(yùn)集裝箱或者將集裝箱放置在集卡上時(shí)，傳統(tǒng)方法需要依靠集卡司機(jī)通過個(gè)人的目測(cè)，前后反復(fù)移動(dòng)集卡，完成集卡與吊具的對(duì)位。該對(duì)位過程降低了集裝箱的裝卸速度，增加了司機(jī)的操作疲勞，同時(shí)難以完全避免吊具、集裝箱和集卡之間的碰撞，造成設(shè)備損壞，帶來了諸多安全隱患。
[0003]目前，現(xiàn)有技術(shù)中有采用在橋吊下安裝云臺(tái)、激光掃描測(cè)距儀、與控制器，利用控制器設(shè)定指定的車道，利用云臺(tái)控制激光掃描儀對(duì)指定車道進(jìn)行掃描，提醒集卡司機(jī)對(duì)位的偏差；但是，實(shí)際運(yùn)用中發(fā)現(xiàn):由于針對(duì)空車狀態(tài)時(shí)無法獲取橋吊實(shí)際要放箱的尺寸，就無法判知集卡的應(yīng)停位置，造成系統(tǒng)的功能缺失，另外，對(duì)于集卡車道的選取只能一次性設(shè)定，不能靈活進(jìn)行調(diào)整，造成實(shí)際應(yīng)用的不方便，還有目前的系統(tǒng)僅對(duì)集卡進(jìn)行了對(duì)位檢測(cè)，在安全保護(hù)上也有功能缺失，如此造成了目前的橋吊下集卡對(duì)位應(yīng)用難以達(dá)到實(shí)用效果O


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制系統(tǒng)和方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)運(yùn)算控制器以及分別與系統(tǒng)運(yùn)算控制器連接的轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)、激光掃描儀和LED顯示屏，所述激光掃描儀設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)上；所述系統(tǒng)運(yùn)算控制器與橋吊的PLC系統(tǒng)連接。
[0006]本發(fā)明還提供了一種集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一、橋吊的PLC系統(tǒng)將裝卸車作業(yè)類型、作業(yè)集裝箱尺寸、停放在集卡上的位置、集卡的駛?cè)敕较?、以及待掃描的車道?hào)發(fā)送給系統(tǒng)運(yùn)算控制器，系統(tǒng)運(yùn)算控制器根據(jù)車道號(hào)輸出相應(yīng)的1控制信號(hào)令轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)使激光掃描儀面向待掃描的車道；同時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)算控制器輸出相應(yīng)的車道號(hào)顯示在LED顯示屏上；
[0008]步驟二、激光掃描儀沿平行于集裝箱車道中心線對(duì)集卡車架或者車架上的集裝箱進(jìn)行二維掃描測(cè)距，得到一個(gè)極坐標(biāo)的點(diǎn)集數(shù)組ScanDistance □，并將該數(shù)組發(fā)送到系統(tǒng)運(yùn)算控制器；
[0009]步驟三、將點(diǎn)集數(shù)組ScanDistance []轉(zhuǎn)換到以吊具中心的大地垂線為Y軸，車道地面為X軸的平面坐標(biāo)系下的點(diǎn)集ProfilePoint []:
[0010]ProfilePoint[i].X = ScanDistance[i]*cos(angle[i])+deltXO
[0011]ProfilePoint[i].Y = LaserHeigh -
[0012]ScanDistance[i]*sin(angle[i])*cos(aO)
[0013]其中:ProfilePoint [i].X為轉(zhuǎn)換后的第i個(gè)輪廓點(diǎn)的X坐標(biāo)，ProfilePoint [i].Y為轉(zhuǎn)換后的第i個(gè)輪廓點(diǎn)的Y坐標(biāo)，LaserHeigh為激光掃描儀安裝的高度，ScanDistance[i]為激光掃描儀提取的第i個(gè)點(diǎn)的測(cè)距距離，angle[i]為第i條測(cè)距光線與水平面的夾角，deltXO是激光掃描儀中心對(duì)水平車道線的投影與吊具中心投影的初始偏差參數(shù)，aO為激光掃描儀掃描面與地面垂線的夾角；
[0014]步驟四、對(duì)轉(zhuǎn)換后的點(diǎn)集ProfilePoint[]進(jìn)行輪廓識(shí)別:
[0015](I)集裝箱的輪廓:將平行于地面的、高度大于3米的連續(xù)點(diǎn)識(shí)別為集裝箱的輪廓，各連續(xù)點(diǎn)連線形成的線段長(zhǎng)度為集裝箱的長(zhǎng)度，取各點(diǎn)的X坐標(biāo)的中值作為集裝箱的中心坐標(biāo)，記為 ContainerCenter.X ；
[0016](2)拖架的輪廓:將平行于地面的、高度在I米一 1.7米范圍內(nèi)的間斷點(diǎn)集識(shí)別為拖架的輪廓，根據(jù)拖架輪廓得到拖架前后端、拖架的長(zhǎng)度，并進(jìn)一步得到拖架尾點(diǎn)的X坐標(biāo)ChassisTail.X、前20尺箱中心偏差Dev20Front、后20尺箱中心偏差Dev20Back、40尺箱中心偏差Dev40、45尺箱中心偏差Dev45 ；
[0017]步驟五、根據(jù)作業(yè)類型計(jì)算對(duì)位偏離值WorkingPoint.X:
[0018](I)對(duì)于卸箱作業(yè)，WorkingPoint.X = ContainerCenter.X ；
[0019](2)對(duì)于裝車作業(yè):
[0020]I)若裝 20 尺箱到拖架的前端，則 WorkingPoint.X = ChassisTail.X+Dev20Front ；
[0021]2)若裝 20 尺箱到拖架的后端，則 WorkingPoint.X = ChassisTail.X+Dev20Back ；
[0022]3)若裝 40 尺箱，則 WorkingPoint.X = ChassisTail.X+Dev40 ；
[0023]4)若裝 45 尺箱，則 WorkingPoint.X = ChassisTail.X+Dev45 ；
[0024]步驟六、判斷對(duì)位偏離值WorkingPoint.X是否在設(shè)定的誤差范圍Sis內(nèi)，并將判別結(jié)果發(fā)送到LED顯示屏，通過顯示屏進(jìn)行顯示:
[0025](I)當(dāng)WorkingPoint.X>S設(shè)時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)算控制器輸出信號(hào)，LED屏顯示提示“向后WorkingPoint.X 米”；
[0026](2)當(dāng)WorkingPoint.X〈-S設(shè)時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)算控制器輸出信號(hào)，LED屏顯示提示“向前WorkingPoint.X 米”；
[0027](3)當(dāng) IWorkingPoint.X|〈 = S設(shè)時(shí)，LED 屏顯示“已對(duì)位準(zhǔn)確”；
[0028]步驟七、系統(tǒng)運(yùn)算控制器將對(duì)位偏離值WorkingPoint.X實(shí)時(shí)向PLC系統(tǒng)發(fā)送，當(dāng)
I WorkingPoint.X | >Sa時(shí)，PLC系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)吊具的高度，當(dāng)?shù)蹙吒叨鹊陀谠O(shè)定的危險(xiǎn)高度時(shí)，PLC系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)給吊具的起升裝置，使吊具起升或禁止吊具下放，同時(shí)PLC系統(tǒng)將提示信息發(fā)送給觸摸屏。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:
[0030]本發(fā)明采用激光掃描測(cè)距原理、模式識(shí)別和自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)集卡的精確掃描，并且增加了 PLC系統(tǒng)的對(duì)接以及橋吊司機(jī)的人機(jī)交互應(yīng)用，可以根據(jù)司機(jī)的實(shí)時(shí)設(shè)定、根據(jù)作業(yè)類型不同及時(shí)提示集卡司機(jī)調(diào)整?？课恢茫瑫r(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)橋吊的吊具操作，在集卡司機(jī)未準(zhǔn)確對(duì)位前，控制吊具的下落，保護(hù)集卡司機(jī)避免吊具及帶箱的碰撞安全事故，提高集裝箱的裝卸效率的同時(shí)也有效提高了作業(yè)的安全。
[0031]本發(fā)明增強(qiáng)了橋吊司機(jī)對(duì)集卡對(duì)位的交互控制，彌補(bǔ)了現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用不足，可以準(zhǔn)確應(yīng)對(duì)各類作業(yè)工況，滿足了集卡對(duì)位系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用要求。并且，本發(fā)明提供了橋吊作業(yè)的自動(dòng)安全保障控制，大大提升了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全性，提高了碼頭的安全生產(chǎn)水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0033]圖1是本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是本系統(tǒng)的原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]一種集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制系統(tǒng)，如圖1和圖2所示，包括:橋吊1、觸摸屏2、吊具3、激光掃描儀4、轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)5、系統(tǒng)運(yùn)算控制器6、LED顯示屏7、集裝箱8、集卡車9等，其中:
[0036]所述激光掃描儀4為2D的激光掃描儀，固定在可控轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)5上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)5安裝在橋吊I的第二橫梁上。所述轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)5由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，與系統(tǒng)運(yùn)算控制器6的1接口連接，轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)5在系統(tǒng)運(yùn)算控制器6的控制下轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以使激光掃描儀掃描到每條車道上。
[0037]在橋吊的第二橫梁上還安裝有系統(tǒng)運(yùn)算控制器6，所述系統(tǒng)運(yùn)算控制器6通過485接口線纜連接分別設(shè)置在橋吊的四個(gè)腿部位置的4個(gè)LED顯示屏7，所述系統(tǒng)運(yùn)算控制器6通過RS232接口連接岸橋上的PLC系統(tǒng)，所述系統(tǒng)運(yùn)算控制器6通過網(wǎng)絡(luò)接口連接激光掃描儀4。
[0038]所述LED顯示屏7安裝在橋吊的四個(gè)腿部，向內(nèi)顯示，顯示向前向后的方向指示、掃描車道信息(I位數(shù)字)以及調(diào)整的距離提示(2位數(shù)字，單位CM)。
[0039]所述觸摸屏2設(shè)置在司機(jī)室內(nèi)，集成在PLC系統(tǒng)中，提供給司機(jī)，提醒當(dāng)前集卡在下方是否已準(zhǔn)確對(duì)位，并且司機(jī)可以設(shè)定對(duì)位的參數(shù)，設(shè)定作業(yè)的類型以及作業(yè)車道等。
[0040]PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)算控制器與司機(jī)觸摸屏的相關(guān)信息傳輸，PLC系統(tǒng)同時(shí)還執(zhí)行安全保護(hù)控制，在集卡未完成對(duì)位時(shí)，控制吊具保持在安全高度，防止對(duì)集卡的傷害事故。
[0041]本發(fā)明還提供了一種集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制方法，包括如下步驟:
[0042]步驟一、由橋吊司機(jī)通過觸摸屏2設(shè)定要掃描的車道號(hào)，車道號(hào)信息通過PLC系統(tǒng)的通訊接口(RS232)發(fā)送給系統(tǒng)運(yùn)算控制器6，系統(tǒng)運(yùn)算控制器根據(jù)車道號(hào)輸出相應(yīng)的1控制信號(hào)給轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)5，云臺(tái)受控轉(zhuǎn)動(dòng)使激光掃描儀4面向設(shè)定的車道，掃描儀沿平行于集卡車道中心線對(duì)集裝箱及集卡進(jìn)行掃描測(cè)距進(jìn)行掃描測(cè)距；同時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)算控制器也輸出車道號(hào)顯示在LED顯示屏上。
[0043]同時(shí)，橋吊司機(jī)通過觸摸屏設(shè)定裝卸車作業(yè)類型、作業(yè)集裝箱尺寸、停放在集卡上的位置、集卡的駛?cè)敕较虻刃畔?，該信息通過PLC系統(tǒng)的通訊接口(RS232)發(fā)送到系統(tǒng)運(yùn)算控制器；
[0044]步驟二、激光掃描儀4沿平行于集裝箱車道中心線對(duì)集卡車架或者車架上的集裝箱進(jìn)行二維掃描測(cè)距，得到一個(gè)極坐標(biāo)的點(diǎn)集數(shù)組ScanDistance □，并將該數(shù)組發(fā)送到系統(tǒng)運(yùn)算控制器:
[0045]系統(tǒng)運(yùn)算控制器與掃描儀通過以太網(wǎng)接口連接，通過掃描儀設(shè)備提供的接口協(xié)議，建立TCP的連接，發(fā)送讀取命令，獲取到掃描儀實(shí)時(shí)的掃描數(shù)據(jù)，2D掃描儀的掃描數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為一個(gè)周期內(nèi)每個(gè)掃描角度上(0.125或0.25度間隔)，激光掃描測(cè)得的反射點(diǎn)的距離，其形成的是一個(gè)極坐標(biāo)的點(diǎn)集數(shù)組ScanDistance []；
[0046]步驟三、將一個(gè)極坐標(biāo)的點(diǎn)集數(shù)組ScanDistance []轉(zhuǎn)換到以吊具中心的大地垂線為Y軸，車道地面為X軸的平面坐標(biāo)系下的點(diǎn)集ProfilePoint []:
[0047]ProfilePoint[i].X = ScanDistance[i]*cos(angle[i])+deltXO
[0048]ProfilePoint[i].Y = LaserHeigh -
[0049]ScanDistance[i]*sin(angle[i])*cos(aO)
[0050]ProfilePoint [i].X為轉(zhuǎn)換后的第i個(gè)輪廓點(diǎn)的X坐標(biāo)，Prof iIePoint [i].Y為轉(zhuǎn)換后的第i個(gè)輪廓點(diǎn)的Y坐標(biāo)，LaserHeigh為激光掃描儀安裝的高度，ScanDistance [i]為激光掃描儀提取的第i個(gè)點(diǎn)的測(cè)距距離，angle[i]為第i條測(cè)距光線與水平面的夾角，這個(gè)是已補(bǔ)償了安裝偏差后的角度值，deltXO是激光掃描儀中心對(duì)水平車道線的投影與吊具中心投影的初始偏差參數(shù)，aO為激光掃描儀掃描面與地面垂線的夾角。
[0051]步驟四、對(duì)轉(zhuǎn)換后的點(diǎn)集ProfilePoint[]進(jìn)行輪廓識(shí)別:
[0052]轉(zhuǎn)換完的平面坐標(biāo)系以吊具中心的大地垂線為Y軸，車道地面為X軸，掃描點(diǎn)集基本上就反饋出了集卡車的輪廓。對(duì)應(yīng)此點(diǎn)集的輪廓識(shí)別，主要是針對(duì)車頭位置、集裝箱輪廓、車架輪廓的識(shí)別，本發(fā)明利用了模型擬合方法，將散點(diǎn)根據(jù)識(shí)別物體的固有特性擬合為輪廓線，識(shí)別出關(guān)鍵點(diǎn)信息:
[0053](I)集裝箱的輪廓:表現(xiàn)為一段平行于地面的、高度大于3米的連續(xù)點(diǎn)，各連續(xù)點(diǎn)連線形成的線段長(zhǎng)度為集裝箱的長(zhǎng)度，取各點(diǎn)的X坐標(biāo)的中值作為集裝箱的中心坐標(biāo)，記為 ContainerCenter.X ；
[0054](2)拖架的輪廓:表現(xiàn)為一組平行于地面的，高度在I米一 1.7米范圍內(nèi)的間斷點(diǎn)集，系統(tǒng)識(shí)別得到拖架前后端，獲得拖架的長(zhǎng)度，并得到拖架尾點(diǎn)的X坐標(biāo)，記為ChassisTail.X，根據(jù)拖架長(zhǎng)度特征判斷其拖車作業(yè)箱中心與拖架尾的參數(shù)關(guān)系即得:前20尺箱中心偏差Dev20Front，后20尺箱中心偏差Dev20Back，40尺箱中心偏差Dev40，45尺箱中心偏差Dev45 ；
[0055](3)集卡車首的位置:表現(xiàn)為高于拖架的一組不連續(xù)的不規(guī)則的點(diǎn)集。系統(tǒng)識(shí)別及處理其特征值為集卡車首的后端坐標(biāo)，如拖架的前端識(shí)別不明確，可以此值進(jìn)行補(bǔ)償替代。
[0056]通過模式識(shí)別，系統(tǒng)獲取了如下的信息:車首位置，集卡上集裝箱(如果車已帶箱)的尺寸與中心位置，空拖架的后端點(diǎn)坐標(biāo)，拖架的長(zhǎng)度以及拖架對(duì)應(yīng)各尺寸作業(yè)箱的中心偏離參數(shù)。
[0057]步驟五、根據(jù)作業(yè)類型計(jì)算對(duì)位偏離值(WorkingPoint.X):
[0058]根據(jù)計(jì)算獲得的集裝箱的位置坐標(biāo)或拖架的坐標(biāo)，再參考作業(yè)的類型信息，從而可以對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算對(duì)位偏離值(WorkingPoint.X)。
[0059](I)對(duì)于卸箱作業(yè)，由于WorkingPoint.X = ContainerCenter.X，所以作業(yè)箱的中心距離在對(duì)位準(zhǔn)確后X坐標(biāo)為零，即對(duì)位的過程就是要使WorkingPoint.X趨向于O (小于5CM)；
[0060](2)對(duì)于裝車作業(yè)，如裝20尺箱到拖架的前端，則WorkingPoint.X =ChassisTail.X+Dev20Front ；
[0061](3)對(duì)于裝車作業(yè)，如裝20尺箱到拖架的后端，則WorkingPoint.X =ChassisTail.X+Dev20Back ；
[0062](4)對(duì)于裝車作業(yè)，如 40 尺箱，則 WorkingPoint.X = ChassisTail.X+Dev40 ；
[0063](5)對(duì)于裝車作業(yè)，如 4δ 尺箱，則 WorkingPoint.X = ChassisTail.X+Dev45 ；
[0064]步驟六、判斷對(duì)位偏離值(WorkingPoint.X)是否在設(shè)定的誤差范圍(S設(shè)，S設(shè)〉0，以下以Sis = 5舉例說明)內(nèi)，并將判別結(jié)果發(fā)送到LED顯示屏，通過顯示屏進(jìn)行顯示，便于集卡司機(jī)及時(shí)調(diào)整集卡的停車位置:
[0065](I)當(dāng)WorkingPoint.X>5時(shí)，說明車過于向右(前)了，系統(tǒng)運(yùn)算控制器就輸出信號(hào)，LED 屏顯示提示“向后 S 米(S = WorkingPoint.X|)，，;
[0066](2)當(dāng)WorkingPoint.X〈-5時(shí)，說明車過于向左(后)了，系統(tǒng)運(yùn)算控制器就輸出信號(hào)，LED屏顯示提示“向前S米(S = WorkingPoint.X|)，，;
[0067](3)當(dāng) I WorkingPoint.X | < = 5 時(shí)，LED 屏顯示“已對(duì)位準(zhǔn)確”；
[0068]步驟七、系統(tǒng)運(yùn)算控制器將對(duì)位偏離值(WorkingPoint.X)實(shí)時(shí)向PLC系統(tǒng)發(fā)送，當(dāng)集卡未準(zhǔn)確對(duì)位時(shí)(即I WorkingPoint.Xl >5時(shí))，PLC系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)吊具的高度，當(dāng)?shù)蹙吒叨鹊陀谠O(shè)定的危險(xiǎn)高度(比如5米)時(shí)，PLC系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)給吊具的起升裝置，使吊具起升或禁止吊具下放，同時(shí)PLC系統(tǒng)將提示信息發(fā)送給觸摸屏，以便提醒橋吊司機(jī)保護(hù)集卡避免吊具的碰撞事故。
[0069]本發(fā)明的工作原理是:在集裝箱車道上方岸橋的二橫梁中央安裝一個(gè)伺服電機(jī)控制的云臺(tái)，該云臺(tái)受系統(tǒng)運(yùn)算控制器的控制，可在岸橋橫梁下垂直于集卡車道的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而使安裝固定在云臺(tái)上的激光掃描儀沿平行于集卡車道中心線對(duì)集裝箱及集卡進(jìn)行掃描測(cè)距，激光掃描儀跟隨云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)岸橋下各集裝箱車道掃描測(cè)距。
[0070]激光掃描儀將數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)運(yùn)算控制器，系統(tǒng)運(yùn)算控制器識(shí)別集卡的位置及離岸橋基準(zhǔn)起吊點(diǎn)的偏差距離，同時(shí)把集卡偏離岸橋起吊點(diǎn)方向、距離信息顯示在LED顯示屏上，提示集卡司機(jī)調(diào)整集卡停車位置。
[0071]由于集卡作業(yè)時(shí)，進(jìn)入岸橋下部的行駛有兩個(gè)方向，同時(shí)雙吊具作業(yè)時(shí)為了集卡司機(jī)便于觀看LED顯示屏上提示信息，因此岸橋立柱下的大梁上共安裝四臺(tái)LED顯示屏。
[0072]橋吊司機(jī)通過司機(jī)室觸摸屏實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)置。設(shè)置信息主要包括岸橋作業(yè)下集裝箱起吊的工作車道、作業(yè)類型等信息。
[0073]運(yùn)算控制器通過與PLC接口，獲取當(dāng)前作業(yè)的集裝箱類型信息，實(shí)現(xiàn)集卡?？课恢玫囊龑?dǎo)，PLC的控制系統(tǒng)通過接口獲取集卡是否已準(zhǔn)確到位，在集卡還未對(duì)位完成時(shí)，控制吊具保持安全高度，禁止橋吊司機(jī)的下放動(dòng)作，從而避免出現(xiàn)吊具對(duì)集卡的傷害事故。
【權(quán)利要求】
1.一種集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制系統(tǒng)，其特征在于:包括系統(tǒng)運(yùn)算控制器以及分別與系統(tǒng)運(yùn)算控制器連接的轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)、激光掃描儀和LED顯示屏，所述激光掃描儀設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)上；所述系統(tǒng)運(yùn)算控制器與橋吊的PLC系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制系統(tǒng)，其特征在于:所述LED顯示屏為4個(gè)，分別設(shè)置在橋吊的四個(gè)腿部位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)安裝在橋吊的第二橫梁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)運(yùn)算控制器安裝在橋吊的第二橫梁上。
5.一種集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一、橋吊的PLC系統(tǒng)將裝卸車作業(yè)類型、作業(yè)集裝箱尺寸、停放在集卡上的位置、集卡的駛?cè)敕较?、以及待掃描的車道?hào)發(fā)送給系統(tǒng)運(yùn)算控制器，系統(tǒng)運(yùn)算控制器根據(jù)車道號(hào)輸出相應(yīng)的1控制信號(hào)令轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)使激光掃描儀面向待掃描的車道；同時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)算控制器輸出相應(yīng)的車道號(hào)顯示在LED顯示屏上； 步驟二、激光掃描儀沿平行于集裝箱車道中心線對(duì)集卡車架或者車架上的集裝箱進(jìn)行二維掃描測(cè)距，得到一個(gè)極坐標(biāo)的點(diǎn)集數(shù)組ScanDistance□，并將該數(shù)組發(fā)送到系統(tǒng)運(yùn)算控制器； 步驟三、將點(diǎn)集數(shù)組ScanDistance[]轉(zhuǎn)換到以吊具中心的大地垂線為Y軸，車道地面為X軸的平面坐標(biāo)系下的點(diǎn)集ProfilePoint []:
ProfilePoint[i].X=ScanDistance[i]*cos(angle[i])+deltXO
ProfilePoint[i].Y=LaserHeigh -
ScanDistance[i]*sin(angle[i])*cos(aO) 其中:ProfilePoint[i].X為轉(zhuǎn)換后的第i個(gè)輪廓點(diǎn)的X坐標(biāo)，ProfilePoint[i].Y為轉(zhuǎn)換后的第i個(gè)輪廓點(diǎn)的Y坐標(biāo)，LaserHeigh為激光掃描儀安裝的高度，ScanDistance [i]為激光掃描儀提取的第i個(gè)點(diǎn)的測(cè)距距離，angle[i]為第i條測(cè)距光線與水平面的夾角，deltXO是激光掃描儀中心對(duì)水平車道線的投影與吊具中心投影的初始偏差參數(shù)，aO為激光掃描儀掃描面與地面垂線的夾角； 步驟四、對(duì)轉(zhuǎn)換后的點(diǎn)集ProfilePoint[]進(jìn)行輪廓識(shí)別: (1)集裝箱的輪廓:將平行于地面的、高度大于3米的連續(xù)點(diǎn)識(shí)別為集裝箱的輪廓，各連續(xù)點(diǎn)連線形成的線段長(zhǎng)度為集裝箱的長(zhǎng)度，取各點(diǎn)的X坐標(biāo)的中值作為集裝箱的中心坐標(biāo)，記為 ContainerCenter.X ； (2)拖架的輪廓:將平行于地面的、高度在I米一1.7米范圍內(nèi)的間斷點(diǎn)集識(shí)別為拖架的輪廓，根據(jù)拖架輪廓得到拖架前后端、拖架的長(zhǎng)度，并進(jìn)一步得到拖架尾點(diǎn)的X坐標(biāo)ChassisTail.X、前20尺箱中心偏差Dev20Front、后20尺箱中心偏差Dev20Back、40尺箱中心偏差Dev40、45尺箱中心偏差Dev45 ； 步驟五、根據(jù)作業(yè)類型計(jì)算對(duì)位偏離值WorkingPoint.X: (1)對(duì)于卸箱作業(yè)，WorkingPoint.X = ContainerCenter.X ； (2)對(duì)于裝車作業(yè): I)若裝 20 尺箱到拖架的前端，則 WorkingPoint.X = ChassisTail.X+Dev20Front ；2)若裝20 尺箱到拖架的后端，則 WorkingPoint.X = ChassisTail.X+Dev20Back ；
3)若裝40 尺箱，則 WorkingPoint.X = ChassisTail.X+Dev40 ；
4)若裝45 尺箱，則 WorkingPoint.X = ChassisTail.X+Dev45 ； 步驟六、判斷對(duì)位偏離值WorkingPoint.X是否在設(shè)定的誤差范圍S設(shè)內(nèi)，并將判別結(jié)果發(fā)送到LED顯示屏，通過顯示屏進(jìn)行顯示: (1)當(dāng)WorkingPoint.X>S設(shè)時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)算控制器輸出信號(hào)，LED屏顯示提示“向后IWorkingPoint.X I 米”； (2)當(dāng)WorkingPoint.X〈-S設(shè)時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)算控制器輸出信號(hào)，LED屏顯示提示“向前IWorkingPoint.X I 米”； (3)當(dāng)IWorkingPoint.X I <=S設(shè)時(shí)，LED屏顯示“已對(duì)位準(zhǔn)確”； 步驟七、系統(tǒng)運(yùn)算控制器將對(duì)位偏離值WorkingPoint.X實(shí)時(shí)向PLC系統(tǒng)發(fā)送，當(dāng)IWorkingPoint.X I >SiS時(shí)，PLC系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)吊具的高度，當(dāng)?shù)蹙吒叨鹊陀谠O(shè)定的危險(xiǎn)高度時(shí)，PLC系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)給吊具的起升裝置，使吊具起升或禁止吊具下放，同時(shí)PLC系統(tǒng)將提示信息發(fā)送給觸摸屏。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制方法，其特征在于:所述激光掃描儀的掃描角度間隔為0.125度或0.25度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集裝箱碼頭橋吊下集卡的對(duì)位及安全控制方法，其特征在于:將點(diǎn)集ProfilePoint []中的高于拖架的一組不連續(xù)的不規(guī)則點(diǎn)集識(shí)別為集卡車首的位置，將集卡車首的后端坐標(biāo)作為拖架輪廓的前端。
【文檔編號(hào)】B66C15/00GK104477779SQ201410851613
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】曹敏, 陳福興, 高永 , 沈延鵬 申請(qǐng)人:曹敏