[發明專利]一種港口起重機吊具姿態控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202110289219.8
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113012235A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（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

本發明提供了一種港口起重機吊具姿態控制系統及其控制方法，包括龍門架、吊具、地面標識單元、圖像采集裝置、圖像處理裝置以及吊具姿態控制裝置，龍門架跨設在地面上；吊具設置在龍門架頂部，吊具長邊延伸方向的兩端均設置有用于固定集裝箱的鎖頭；地面標識單元包括若干按線性陣列排布的地面標識；圖像采集裝置采集集裝箱首層集裝箱位置對應的地面標識的圖像，圖像處理裝置根據已獲取圖像計算地面標識在相機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；吊具姿態控制裝置控制各電機驅動吊具相對于地面標識坐標系各軸向旋轉或者平移。

技術領域

本發明涉及港口起重機吊裝技術領域，尤其涉及一種港口起重機吊具姿態控制系統及其控制方法。

背景技術

龍門吊作為港口起重裝卸作業的重要設備，通常包括大車、小車和吊具等機構；在傳統作業模式下，由人工完成堆場內的集裝箱的吊運、堆碼的操作，在操作過程中遇到需要調整吊具姿態的情況下往往花費大量時間，同時調整的成功率和操作人員的水平和經驗直接相關。雖然現有龍門吊部分采用了傳感器等設備檢測吊具旋轉角度或者傾斜度，能夠實現吊具的姿態調節，但是這種方法實時性不高，檢測精度較低，魯棒性較差，實際使用效果不太理想。

因此，開發一套可極大的提高生產效率的吊具姿態控制系統，是很有必要的。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種采用機器視覺、多相機互為冗余并實現閉環控制的港口起重機吊具姿態控制系統及其控制方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一方面，本發明提供了一種港口起重機吊具姿態控制系統，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；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)，包括第一工業相機(10)、第二工業相機(16)、第三工業相機(12)和第四工業相機(14)；第一工業相機(10)和第二工業相機(16)對稱設置在吊具(600)平行的兩個長邊的中點位置；第三工業相機(12)和第四工業相機(14)分別設置在吊具(600)長邊延伸方向的端部的鎖頭處；第四工業相機(14)獲取首層集裝箱放置位置一端的地面標識的圖像，第三工業相機(12)獲取集裝箱放置位置另一端的地面標識的圖像；圖像采集裝置(100)的采集的圖像發送到圖像處理裝置(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，進一步獲取第四工業相機(14)相對于拍攝的地面標識所在獨立坐標系的位姿，以及第三工業相機(12)相對于所拍攝的地面標識所在獨立坐標系的位姿；圖像處理裝置(300)還設置基于吊具(600)的吊具初始坐標系O_SX_SY_SZ_S，以龍門吊的大車運動方向為X軸方向，以龍門吊的小車的運動方向為Y軸方向，以吊具(600)的豎直起升方向作為Z軸方向，以吊具(600)的中心作為初始坐標系的原點O_S，構建吊具初始坐標系；圖像處理裝置(300)計算地面標識在第四工業相機(14)以及第三工業相機(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；