[發明專利]自動化集裝箱岸橋遠程操控小車路徑規劃方法

在審

• 申請號: 201910363020.8
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110329910A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 夏禎捷;張潤梁;趙華;周哲斌;徐紅春;朱清;姜志盛;李德賢
• 申請（專利權）人: 上海冠東國際集裝箱碼頭有限公司
• 主分類號: B66C13/18
• 分類號: B66C13/18;B66C13/16
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

本發明公開了一種自動化集裝箱岸橋遠程操控小車路徑規劃方法。該方法采用小波變換算法對帶有高頻噪聲的集卡定位激光測距儀信息進行三層分解去噪后重構，獲得精確的集卡激光測距儀回波信號并計算出回波信號的準確到達時刻，采用最小二乘法提取輪船集裝箱輪廓掃描信息獲得集裝箱輪廓表面三維信息，并把處理后的有效信息送入系統主控PLC中實現數據融合以驅動小車沿可避開障礙物的安全路徑運行，并驅動吊具自動定位集裝箱。

技術領域

本發明涉及自動化集裝箱岸橋遠程操控中工作機構自動運行的智能控制方 法，具體涉及一種自動化集裝箱岸橋遠程操控小車運行路徑規劃方法。

背景技術

集裝箱碼頭大規模的全自動化改造和新建，極大地促進了自動化和半自動化 集裝箱岸橋的研究使用，而自動化岸橋的遠程操控模式也徹底顛覆了司機在車載 司機室操控岸橋的傳統模式。

傳統的集裝箱碼頭裝卸作業模式是由岸橋司機在岸橋司機室人工控制集裝 箱的起吊，該作業模式下，岸橋裝卸集裝箱過程中小車運行軌跡及吊具的著箱、 避碰完全取決于岸橋司機對周圍環境的主觀判斷及司機的經驗和操作習慣，經驗 豐富的司機能較好地發揮主觀能動性，從而保證小車帶動吊具運行過程中的有效 避開障礙物和著箱定位的精確性。

但是采用遠程操控工作模式的自動化集裝箱岸橋為了減輕司機的勞動強度、 提高作業效率，采用了多對多遠程控制技術，實現岸橋的自動化操作，司機在辦 公區域的操控室工作，且一名司機操控多臺岸橋，僅在需要的時候如岸橋與船舶 及集卡交互時進行人工干預，在這種操作模式下司機的主觀能動性及個人經驗在 對吊具的避碰、著箱的精確性方面發揮的作用非常有限，因而自動化岸橋遠程操 控中如何在人工有限的輔助下保證小車沿安全、無障礙的路徑運行及吊具如何精 確定位集裝箱就是一個急需解決的問題。

發明內容

本發明針對遠程操控模式下自動化集裝箱岸橋的自動裝卸操作，建立一種基 于多傳感器檢測及信息融合的小車安全路徑智能規劃方法。

采用遠程操控工作模式的自動化集裝箱岸橋在傳統岸橋電控系統的基礎上 加裝了各類傳感裝置、監控設備、服務器等。其中一個2D激光測距儀安裝在與 岸橋門腿垂直的桁架上實現集卡定位，兩個3D激光掃描儀安裝在小車車架上， 用以實現輪船中集裝箱輪廓掃描。在集裝箱裝卸操作中，岸橋各工作機構的運行 包括小車運行至正確位置、吊具著箱等工作都是自動完成的，這種工作模式下司 機一人需要操控對臺岸橋，因而只在吊具與船舶及集卡交互時施以輔助，并不對 小車運行路徑規劃及吊具對箱工作做過多干涉，需要系統智能規劃能力及精確定 位能力。

本發明提出一種基于多傳感器信號分析及融合的智能方法實現小車運行路 徑的合理規劃及吊具的精確定位，達到保證小車機構運行過程中的安全、減小運 行能耗、提高裝卸效率的目的。該方法采用小波變換算法及最小二乘法分別對集 卡定位信息及輪船集裝箱輪廓掃描信息進行實時處理，并把有效信息送入系統主 控PLC中實現數據融合驅動小車沿可避開障礙物的安全有效路徑運行及吊具精 確定位集裝箱。本發明自動化集裝箱岸橋遠程操控小車運行路徑規劃方法包括如 下步驟：

步驟一、采用小波變換算法求取集卡定位系統中激光測距儀回波信號的準確 到達時刻；

小波變換算法是將原始的信號f(t)展開形成以一簇小波基函數也稱母函數 的加權和形式。設其中為基小波，j 稱為拉伸因子，k為平移因子。是小波經過平移，拉伸，縮放之后的信號。 對于任意連續函數f(t)∈L²(R)，可以將其進行小波變換，小波變換公式為：

其中j,k稱為尺度因子。

但是由于集卡定位系統中處理的信號在計算時需要實現離散化，所以需要對 連續小波變換中的平移系數和尺度系數進行離散化操作，在離散條件下，小波母 函數的定義式為：