[發明專利]一種基于視覺的集裝箱自動對接起吊系統及起吊方法

有效

• 申請號: 201710033758.9
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106809730B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 李靜;王軍政;汪首坤;宋曉寧;趙江波;馬立玲;沈偉;李金倉
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B66C13/08
• 分類號: B66C13/08;B66C13/16;G05B19/04
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 溫子云;仇蕾安

1.一種基于視覺的集裝箱自動對接起吊系統，其特征在于，包括：視覺系統、起吊平臺(9)、控制系統(17)和安裝在集裝箱的對接角件(2、3、4、5)；視覺系統由圖像采集設備和圖像處理系統(16)組成；其中，

起吊平臺為四自由度平臺，可以進行直角坐標系中X、Y、Z三個方向的平移運動，以及繞Z軸的旋轉運動；

圖像采集設備為2個，包括攝像機A(10)和攝像機B(11)，通過支撐架安裝在起吊平臺頂部的2個頂角處，并分別位于起吊平臺頂面一條邊的兩端，用于采集對接角件的圖像并傳送給圖像處理系統；攝像機A、攝像機B的光軸與所在起吊平臺角位置上的對接部位的軸線四者在同一平面內；攝像機A、攝像機B的光軸與所在起吊平臺角位置上的對接部位的軸線之間具有相同角度α；

圖像處理系統，用于對所接收圖像中的對接角件進行位置識別，根據對接角件與目標對接位置的位置關系，解算令起吊平臺的對接部位向對接位置運動的運動參數，并傳送給控制系統；所述運動參數包括起吊平臺的旋轉參數θ和三個方向的平移參數△X、△Y、△Z；

控制系統，用于根據所接收的運動參數控制起吊平臺的運動，從而調節起吊平臺的位置和角度，直到起吊平臺的對接部位與集裝箱的對接角件對接，最后實現集裝箱起吊。

2.如權利要求1所述的基于視覺的集裝箱自動對接起吊系統，其特征在于，所述圖像采集設備進一步包括通過支撐架安裝在起吊平臺另外一個頂角的攝像機C(12)；攝像機B和攝像機C位于起吊平臺頂面另一條邊的兩端；攝像機C的光軸與所在起吊平臺角位置上的對接部位的軸線在同一平面內；攝像機B和攝像機C的光軸平行；攝像機C的光軸與所在起吊平臺角位置上的對接部位的軸線之間的角度也為α。

3.如權利要求1所述的基于視覺的集裝箱自動對接起吊系統，其特征在于，對接角件(2、3、4、5)的頂面開設有對接孔洞(6)；所述圖像處理系統對對接角件頂面的對接孔洞(6)進行位置識別，獲得對接孔洞中心位置的當前坐標；根據所述當前坐標與已知的目標對接位置坐標進行比對，解算令起吊平臺的對接部位向對接角件運動的運動參數。

4.如權利要求3所述的基于視覺的集裝箱自動對接起吊系統，其特征在于，所述圖像處理系統解算獲得運動參數的過程為：

第一次使用本起吊系統時，人為控制起吊平臺進行精確對接，獲取精確對接時各圖像采集設備采集到的相應對接角件上方對接孔洞的中心位置坐標，作為目標對接位置坐標；其中，兩個圖像采集設備M和N采集的圖像經圖像識別獲得的相應目標對接位置坐標分別為M1(X_M1,Y_M1,Z_M1)和N1(X_N1,Y_N1,Z_N1)，并以圖像采集設備M的坐標系為世界坐標系；

之后使用本起吊系統時，根據圖像采集設備M和N所采集的圖像實時獲得的相應對接孔洞中心位置坐標分別為M2(X_M2,Y_M2,Z_M2)和N2(X_N2,Y_N2,Z_N2)；

解算起吊平臺的旋轉參數θ和三個方向的平移參數△X、△Y、△Z為：

△X＝X_M2-X_M1

△Y＝Y_M2-Y_M1

△Z＝Z_M2-Z_M1。