[實用新型]基于集裝箱箱區輪廓三維識別的吊具安全防撞系統

有效

• 申請號: 201720767896.5
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN206915592U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 劉旭;林凡雨;王偉;崔沖肖
• 申請（專利權）人: 北京國泰星云科技有限公司
• 主分類號: B66C15/00
• 分類號: B66C15/00;B66C13/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種基于集裝箱箱區輪廓三維識別的吊具安全防撞系統，應用在集裝箱碼頭的輪胎式集裝箱起重機(下簡稱RTG)和軌道式集裝箱起重機(下簡稱RMG)，通過對集裝箱碼頭箱區輪廓三維識別結合RTG(或RMG)工況狀態判斷和吊具位置識別，最終實現吊具相對于整個集裝箱區的在三維空間的實時安全防撞功能。

背景技術

當前國內集裝箱碼頭在發展自動化的過程中都遇到需要對堆場中的集裝箱進行高精度地識別和定位。而采用2D激光掃描儀或現有的3D激光裝置雖然能在一定程度上描繪出掃描面內的箱區輪廓，但是無法實現鄰近位置的集裝箱位置和姿態信息的檢測。

在使用2D激光掃描儀進行目標物體識別和位置檢測過程中，由于2D激光只能在一個掃描面內實現激光掃描，所以只能對掃描目標物的某一個截面進行檢測。而通常情況下，掃描目標物體表面并非規則形狀，如果只對某一個截面進行掃描和識別，無法得到完整表面信息。而且現有的3D激光產品都為國外公司生產的利用多線激光或雙棱鏡反射技術實現的整套性的產品，如果應用這些3D激光產品來對集裝箱進行識別和定位，獲取的數據稀疏，對目標物體掃描和識別存在較大的誤差，無法滿足應用的需要。抑或采取長時間靜止掃描的方式，獲取準確的輪廓信息，又無法滿足碼頭作業高效率，高實時性的吊具保護需求。

發明內容

本實用新型克服了現有技術中的缺點，提供了一種基于集裝箱箱區輪廓三維識別的吊具安全防撞系統。

本實用新型的技術方案是：一種基于集裝箱箱區輪廓三維識別的吊具安全防撞系統，包括設置在小車平臺下方的3D激光單元和2D激光掃描儀，所述3D激光單元包括嵌入式控制器和分別與嵌入式控制器連接的激光掃描儀、電機驅動器和雙DGPS差分定位系統，所述電機驅動器與伺服電機連接，所述激光掃描儀設置在轉動云臺上，轉動云臺通過聯軸器與伺服電機的減速器連接；激光掃描儀通過數據線與嵌入式控制器連接，用于接受嵌入式控制器發出的指令進行掃描，并將掃描的數據實時傳輸給嵌入式控制器；所述電機驅動器通過信號線與嵌入式控制器連接，用于接受嵌入式控制器發出的指令控制伺服電機帶動云臺轉動；所述雙DGPS差分定位系統通過數據線與嵌入式控制器連接，用于將檢測到的3D激光單元整體的位置變化信息和姿態變化信息傳送給嵌入式控制器；

所述2D激光掃描儀通過數據線與3D激光單元的嵌入式控制器連接，用于對RTG/RMG下方進行輪廓掃描，并將掃描的數據實時傳輸給嵌入式控制器；

所述3D激光單元的嵌入式控制器與RTG/RMG電控系統進行雙向通信，獲得RTG/RMG的工作狀態信息，并向RTG/RMG電控系統發送吊具在集裝箱區的保護命令。

與現有技術相比，本實用新型的優點是：利用帶有定位定姿功能的實時3D激光單元，結合2D激光掃描儀，通過對3D激光點云數據的計算、箱區輪廓三維識別、小車定位和2D激光平面數據的快速反饋實時識別本貝位的箱區輪廓及RTG/RMG吊具的空間位置，有效地解決了集裝箱碼頭RTG/RMG在場區進行抓卸箱作業時，吊具與作業區域內本貝位以及鄰貝位集裝箱堆的實時位置檢測，從而全面避免吊具的碰撞事故的發生。

附圖說明

本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本吊具安全防撞系統的邏輯框圖；

圖2為場橋作業時系統各個掃描面俯視圖；

圖3為3D追蹤掃描示意圖；

圖4為2D激光掃描儀的掃描數據示意圖；

圖5為3D激光單元的掃描數據示意圖。

具體實施方式

一種基于集裝箱箱區輪廓三維識別的吊具安全防撞系統，如圖1所示，包括：2D激光掃描儀、3D激光單元、RTG/RMG電控系統PLC，其中：

3D激光單元包括嵌入式控制器和分別與嵌入式控制器連接的激光掃描儀、電機驅動器、雙DGPS差分定位系統等；所述電機驅動器與伺服電機連接，所述激光掃描儀設置在轉動云臺上，轉動云臺通過聯軸器與伺服電機的減速器連接；激光掃描儀通過數據線與嵌入式控制器連接，用于將實時掃描的集裝箱的二維數據傳輸給嵌入式控制器，同時按嵌入式控制器發出的控制命令進行三維掃描；所述電機驅動器通過信號線與嵌入式控制器連接，用于接受嵌入式控制器發出的指令控制伺服電機帶動云臺在垂直方向上轉動；所述雙DGPS差分定位系統通過數據線與嵌入式控制器連接，用于將檢測到的3D激光單元整體的位置變化信息和姿態變化信息傳送給嵌入式控制器。