[發(fā)明專利]集裝箱起重機高效裝卸作業(yè)自動控制系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102923578A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設計）人: 胡安星;徐寶華;朱新華
• 申請（專利權）人: 揚州華泰特種設備有限公司
• 主分類號: B66C13/46
• 分類號: B66C13/46;B66C13/40;B66C13/48;B66C13/16
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 陳君偉

技術領域

本發(fā)明涉及集裝箱起重機的作業(yè)生產技術領域，特別是對起重機吊具的控制技術領域。

背景技術

隨著全球經濟的發(fā)展，集裝箱運輸在全球范圍內迅速增長，集裝箱起重運輸機械在現代物流、國民生產各領域中發(fā)揮著極其重要的作用。集裝箱起重機裝卸過程中，調整吊具到合適位置以便能抓取集裝箱這一過程是集裝箱起重機駕駛員最費時最累的過程。新的駕駛員往往要多次調整起重機大車、小車，才能使吊具抓住集裝箱。即使熟練的司機也需要幾次調整吊具來抓取集裝箱。在這一過程中，駕駛員是從起重機駕駛室低頭向下看。這很容易使駕駛員產生疲勞。另一方面，隨著集裝箱運輸業(yè)的快速發(fā)展，集裝箱裝卸作業(yè)的量也越來越大。尤其在海運港口等一些繁忙的地方，要求集裝箱能高效的完成裝卸作業(yè)。按照傳統(tǒng)的集裝箱起重機駕駛員來調整吊具與集裝箱的相對位置，這就很難達到高效準確的要求。隨著變頻傳動技術及計算機控制技術的發(fā)展，大量新技術、新產品及新工藝應用于現代起重機，使起重機朝著機電一體化、信息智能化、大型化節(jié)能化、高效化的方向發(fā)展。集裝箱起重機駕駛操作、集裝箱各種數據的管理相對于傳統(tǒng)起重機及管理模式已經發(fā)生了巨大的改變，對集裝箱起重機控制系統(tǒng)提出了更高的技術要求。

為了提高集裝箱裝卸的工作效率，一些先進的技術被不斷被采用。利用有限元等先進的起重機金屬結構設計方法合理改善起重機機構，實現起重機的輕量化。利用交流變頻技術，實現了起重機的速度連續(xù)控制。一些自動控制理論及技術也用于起重機上。這些技術都取得了很好的效果。隨著科學技術的不斷發(fā)展，一些新興的控制方式也逐步應用到了集裝箱起重機的自動裝卸作業(yè)上。日本提出了一種在吊具上安裝超聲波檢測裝置，用來探測吊具與集裝箱的相對位置。在國內，也有高校采用機器視覺的方式來處理雙集裝箱的定位問題，采用圖像處理方法，定位兩個集裝箱的相對偏差，來控制集裝箱吊具運動，這也取得了不錯的效果。

隨著機器視覺的理論不斷的成熟，以及相關配套的硬件設備、軟件業(yè)日益豐富，機器視覺技術在越來越多的領域得到了運用。傳統(tǒng)的集裝箱起重機駕駛員容易產生疲勞并且效率不高，采用機器視覺的先進智能技術，實現集裝箱的自動裝卸是起重機發(fā)展的一個前沿課題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是利用機器視覺和圖像識別定位技術，提出一種集裝箱起重機高效裝卸作業(yè)自動控制系統(tǒng)，以提高集裝箱起重機作業(yè)的工作效率。

本發(fā)明包括大車、大車運行軌道、小車運行軌道，起重機大車可移動式配合在大車運行軌道上，小車運行軌道固定在起重機大車上方，在所述小車運行軌道上可移動式配合小車，在小車下方通過防搖鋼絲繩連接吊具；其特征在于還包括大車運行軌跡條碼定位器、小車運行軌跡條碼定位器和吊具起升運行軌跡條碼定位器，在所述吊具的四角分別固定安裝CCD相機，所述CCD相機具有獲取吊具所在的三維空間位置和獲取被裝卸集裝箱所在的三維空間位置圖像的機構，CCD相機具有判斷吊具與被裝卸集裝箱距離的模塊，CCD相機具有將吊具與被裝卸集裝箱距離的信號進行無線信號發(fā)送的裝置；與所述無線信號發(fā)送的裝置配合的無線信號接收裝置連接在一PLC控制中心的輸入端，所述PLC控制中心具有控制大車運行的輸出模塊、控制小車運行的輸出模塊、控制吊具起升運行的輸出模塊，所述PLC控制中心的輸出端設置大車運行控制機構輸出端、小車運行運行控制機構輸出端和吊具起升運行控制機構輸出端。

本發(fā)明工作原理是：吊具上安裝的CCD攝像頭，實時采集吊具下方集裝箱的圖像信息，將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)。使用計算機圖像處理技術，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號，對圖像進行分割、提取集裝箱圖像中的角孔及邊線，圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，由于集裝箱大小尺寸已知，可以實現高準確度的匹配，主要是通過上述幾步得到數據，利用雙目測距原理算出起重機吊具和被裝卸集裝箱的相對位置值，并將得到的結果傳送給起重機控制系統(tǒng)。同時，建立集裝箱貨場信息數據庫，記錄各個集裝箱的三維坐標位置值。用WINCC編寫工控機控制人機交互界面。通過工控機也可以遠程控制起重機的運動。起重機控制系統(tǒng)接受到控制信號后，在條碼定位系統(tǒng)的位置閉環(huán)反饋作用下，精確運動到給定位置，實現集裝箱的高效自動裝卸作業(yè)。