[發(fā)明專利]一種港口起重機吊具姿態(tài)控制系統(tǒng)及其控制方法

在審

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• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113012235A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設計）人: 石先城;曹志俊;張濤;涂錚
• 申請（專利權）人: 武漢港迪智能技術有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/73;G06T7/00;G05D1/08
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務所(普通合伙) 42247
• 代理人: 陳凱

1.一種港口起重機吊具姿態(tài)控制系統(tǒng)，包括龍門架(500)、吊具(600)和若干電機，龍門架(500)跨設在地面上；吊具(600)設置在龍門架(500)頂部，吊具(600)長邊延伸方向的兩端均設置有用于固定集裝箱的鎖頭若干電機一方面驅動吊具(600)相對于龍門架(500)移動或者轉動，電機還驅動龍門架(500)相對于地面水平移動；其特征在于：還包括圖像采集裝置(100)、地面標識單元(200)、圖像處理裝置(300)以及吊具姿態(tài)控制裝置(400)；

地面標識單元(200)，包括若干按線性陣列排布的地面標識；分別對各地面標識建立對應的獨立坐標系；地面標識的位置與集裝箱放置位置的端點位置相對應；

圖像采集裝置(100)，包括第一工業(yè)相機(10)、第二工業(yè)相機(16)、第三工業(yè)相機(12)和第四工業(yè)相機(14)；第一工業(yè)相機(10)和第二工業(yè)相機(16)對稱設置在吊具(600)平行的兩個長邊的中點位置；第三工業(yè)相機(12)和第四工業(yè)相機(14)分別設置在吊具(600)長邊延伸方向的端部的鎖頭處；；圖像采集裝置(100)采集的圖像發(fā)送到圖像處理裝置(300)中；

圖像處理裝置(300)，獲取圖像采集裝置(100)采集地面標識的圖像后，圖像處理裝置(300)計算地面標識在第四工業(yè)相機(14)以及第三工業(yè)相機(12)中的相對位姿，并換算為吊具相對于地面標識的當前實時位姿；

吊具姿態(tài)控制裝置(400)，控制各電機驅動吊具(600)相對于吊具初始坐標系各軸向方向旋轉或者平移；

其中，龍門吊需要對吊具(600)及集裝箱的姿態(tài)調整時，圖像處理裝置(300)實時獲取首層集裝箱放置位置端部對應的地面標識的圖像，通過對地面標識的圖像進行特征提取和位姿計算，獲取吊具(600)相對于地面標識的相對位姿；將該相對位姿轉換為吊具在地面標識對應的獨立坐標系下各軸向旋轉角度和軸向偏移量，吊具姿態(tài)控制裝置(400)根據(jù)各軸向旋轉角度調整吊具(600)，使吊具初始坐標系的各坐標軸與地面標識相對應的坐標系的各坐標軸相互平行，再根據(jù)軸向偏移量調整吊具(600)或者龍門架(500)的位置，使吊具(600)帶動集裝箱位于各地面標識構成的集裝箱放置位置的中心，實現(xiàn)吊具(600)姿態(tài)的閉環(huán)控制。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種港口起重機吊具姿態(tài)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述地面標識單元(200)包括若干第一地面標識和第二地面標識，各第一地面標識均與各第二地面標識均沿著小車的水平運動方向延伸并固定在堆場的地面上，相鄰的第一地面標識或者第二地面標識均間隔設置；分別對各第一地面標識和各第二地面標識建立對應的坐標系；第一地面標識或者第二地面標識與集裝箱放置位置的端點位置相對應。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種港口起重機吊具姿態(tài)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述分別對各第一地面標識和各第二地面標識建立對應的獨立坐標系O_mX_mY_mZ_m，是分別對第一地面標識或者第二地面標識建立獨立的坐標系，該地面標識對應的坐標系各坐標軸的方向與吊具初始坐標系的各坐標軸的方向相同。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種港口起重機吊具姿態(tài)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述第一地面標識與相鄰的第二地面標識之間沿著龍門吊的大車運動方向的間距等于相鄰的兩組第二地面標識沿著龍門吊的大車運動方向的間距的一半，包括但不限于20尺集裝箱或者40尺集裝箱。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種港口起重機吊具姿態(tài)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述地面標識單元(200)還包括第三地面標識；第三地面標識位于相鄰的兩組第二地面標識之間，且與兩組第二地面標識的間距均相等.