[發明專利]集裝箱碼頭橋吊下集卡的對位及安全控制系統和方法

有效

• 申請號: 201410851613.6
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104477779A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 曹敏;陳福興;高永;沈延鵬
• 申請（專利權）人: 曹敏
• 主分類號: B66C13/16
• 分類號: B66C13/16;B66C13/22;B66C15/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏

技術領域

本發明涉及集裝箱碼頭岸邊機械的裝卸技術領域，特別是涉及一種集裝箱碼頭橋吊下集卡的對位及安全控制系統和方法。

背景技術

岸邊作業的橋吊是專業化集裝箱碼頭的核心作業機械，其作業效率和安全生產直接影響船舶裝卸速度。在橋吊實際的生產作業過程中，當吊具從集卡上吊運集裝箱或者將集裝箱放置在集卡上時，傳統方法需要依靠集卡司機通過個人的目測，前后反復移動集卡，完成集卡與吊具的對位。該對位過程降低了集裝箱的裝卸速度，增加了司機的操作疲勞，同時難以完全避免吊具、集裝箱和集卡之間的碰撞，造成設備損壞，帶來了諸多安全隱患。

目前，現有技術中有采用在橋吊下安裝云臺、激光掃描測距儀、與控制器，利用控制器設定指定的車道，利用云臺控制激光掃描儀對指定車道進行掃描，提醒集卡司機對位的偏差；但是，實際運用中發現：由于針對空車狀態時無法獲取橋吊實際要放箱的尺寸，就無法判知集卡的應停位置，造成系統的功能缺失，另外，對于集卡車道的選取只能一次性設定，不能靈活進行調整，造成實際應用的不方便，還有目前的系統僅對集卡進行了對位檢測，在安全保護上也有功能缺失，如此造成了目前的橋吊下集卡對位應用難以達到實用效果。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點，本發明提供了一種集裝箱碼頭橋吊下集卡的對位及安全控制系統和方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種集裝箱碼頭橋吊下集卡的對位及安全控制系統，包括系統運算控制器以及分別與系統運算控制器連接的轉動云臺、激光掃描儀和LED顯示屏，所述激光掃描儀設置在轉動云臺上；所述系統運算控制器與橋吊的PLC系統連接。

本發明還提供了一種集裝箱碼頭橋吊下集卡的對位及安全控制方法，包括如下步驟：

步驟一、橋吊的PLC系統將裝卸車作業類型、作業集裝箱尺寸、停放在集卡上的位置、集卡的駛入方向、以及待掃描的車道號發送給系統運算控制器，系統運算控制器根據車道號輸出相應的IO控制信號令轉動云臺轉動使激光掃描儀面向待掃描的車道；同時，系統運算控制器輸出相應的車道號顯示在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集卡車架或者車架上的集裝箱進行二維掃描測距，得到一個極坐標的點集數組ScanDistance[]，并將該數組發送到系統運算控制器；

步驟三、將點集數組ScanDistance[]轉換到以吊具中心的大地垂線為Y軸，車道地面為X軸的平面坐標系下的點集ProfilePoint[]：

ProfilePoint[i].X＝ScanDistance[i]*cos(angle[i])+deltX0

ProfilePoint[i].Y＝LaserHeigh–

ScanDistance[i]*sin(angle[i])*cos(a0)

其中：ProfilePoint[i].X為轉換后的第i個輪廓點的X坐標，ProfilePoint[i].Y為轉換后的第i個輪廓點的Y坐標，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個點的測距距離，angle[i]為第i條測距光線與水平面的夾角，deltX0是激光掃描儀中心對水平車道線的投影與吊具中心投影的初始偏差參數，a0為激光掃描儀掃描面與地面垂線的夾角；

步驟四、對轉換后的點集ProfilePoint[]進行輪廓識別：

(1)集裝箱的輪廓：將平行于地面的、高度大于3米的連續點識別為集裝箱的輪廓，各連續點連線形成的線段長度為集裝箱的長度，取各點的X坐標的中值作為集裝箱的中心坐標，記為ContainerCenter.X；

(2)拖架的輪廓：將平行于地面的、高度在1米－1.7米范圍內的間斷點集識別為拖架的輪廓，根據拖架輪廓得到拖架前后端、拖架的長度，并進一步得到拖架尾點的X坐標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、根據作業類型計算對位偏離值WorkingPoint.X：

(1)對于卸箱作業，WorkingPoint.X＝ContainerCenter.X；

(2)對于裝車作業：

1)若裝20尺箱到拖架的前端，則WorkingPoint.X＝ChassisTail.X+Dev20Front；