專利名稱：集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集裝箱起重機(jī)，特別涉及到集卡車在集裝箱起重機(jī)下進(jìn)行裝卸 時(shí)集卡車針對(duì)吊具位置的集卡車對(duì)位方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
集裝箱航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展，對(duì)集裝箱起重機(jī)的技術(shù)提出了更高更新的要求； 提高作業(yè)生產(chǎn)率，減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，是集裝箱起重機(jī)技術(shù)發(fā)展永恒的 課題。
集裝箱起重機(jī)和地面集裝箱卡車之間集裝箱的裝卸是制約集裝箱碼頭裝 卸效率提高的一個(gè)瓶頸，如何提高起重機(jī)吊具和集裝箱卡車之間的對(duì)位速度， 從而提高裝卸效率，是港口起重機(jī)制造商及有關(guān)技術(shù)專家一直在致力研究的內(nèi) 容。
對(duì)于集裝箱非自動(dòng)化碼頭，吊具和集裝箱運(yùn)輸車之間定位基本上還是依靠 集裝箱起重機(jī)的司機(jī)的操作經(jīng)驗(yàn)和集卡車司機(jī)的配合來(lái)進(jìn)行對(duì)位的。因此，起 重機(jī)司機(jī)和集卡車司機(jī)的熟練程度和操作經(jīng)驗(yàn)，決定了吊具的對(duì)位速度，決定 了起重機(jī)對(duì)集卡車的裝卸速度，如果司機(jī)不熟練，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)吊具為對(duì)準(zhǔn)一個(gè) 地面運(yùn)輸車上的集裝箱，既要移動(dòng)起重機(jī)，又要移動(dòng)地面運(yùn)輸車的情形，人為 因素嚴(yán)重影響了集裝箱起重機(jī)的作業(yè)生產(chǎn)率。
對(duì)于集裝箱自動(dòng)化碼頭，如果自動(dòng)化操作的起重機(jī)對(duì)有人操作的集卡進(jìn)行 裝卸時(shí)，起重機(jī)吊具對(duì)裝卸目標(biāo)是依靠電氣系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)定位，而集卡車還是依 靠司機(jī)的操作經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)起重機(jī)吊具進(jìn)行對(duì)位的。因此，集卡車司機(jī)的熟練程度 和操作經(jīng)驗(yàn)，決定了吊具的對(duì)位速度，決定了起重機(jī)對(duì)集卡車的裝卸速度，如 果司機(jī)不熟練，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)吊具到位而集卡車來(lái)回移動(dòng)的情形，或者是無(wú)人的 起重機(jī)和有人的集卡車根本無(wú)法配合的情況，嚴(yán)重影響了集裝箱自動(dòng)化碼頭的 作業(yè)生產(chǎn)率。
無(wú)論是集裝箱常規(guī)碼頭還是自動(dòng)化碼頭，如何提高集卡車司機(jī)對(duì)集裝箱起 重機(jī)吊具的對(duì)位精度和速度，提高碼頭作業(yè)效率，是港口和起重機(jī)制造商所面 臨的迫切需要解決的技術(shù)難題。
要實(shí)現(xiàn)地面集卡車和起重機(jī)吊具之間的集裝箱快速裝卸，必須要保證兩者 都能移動(dòng)到正確的位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種集卡車對(duì)位方法及系統(tǒng)，指示集卡
司機(jī)進(jìn)行方便準(zhǔn)確地進(jìn)行集卡對(duì)位。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種集裝箱起重機(jī) 的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，包括
圖像顯示預(yù)定位子系統(tǒng)，包括
圖像攝像設(shè)備，設(shè)于起重機(jī)裝卸位上方，用于實(shí)時(shí)拍攝集卡車圖像；
視頻采集卡，連接于圖像攝像設(shè)備，用于采集圖像攝像設(shè)備拍攝的集卡車 圖像，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像；
圖像處理計(jì)算機(jī)，與視頻采集卡連接，用于將預(yù)存的起重機(jī)模擬吊具輪廓 合成在所述數(shù)字圖像內(nèi)，并通過(guò)一第一傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)輸出合成的圖像；
多媒體同步控制卡，連接于圖像處理計(jì)算機(jī)，用于控制圖像的同步輸出；
顯示屏控制器，通過(guò)第一傳輸網(wǎng)絡(luò)接收所述合成的圖像，并輸出給一顯示 屏顯示；
顯示屏，設(shè)于起重機(jī)裝卸位前方，連接到顯示屏控制器，用于顯示所述合 成的圖像；
掃描定位顯示子系統(tǒng)，包括
至少二套激光掃描設(shè)備，在起重機(jī)前、后橫梁上至少各設(shè)置一套激光掃描 設(shè)備，用于采集集卡或集卡上集裝箱的輪廓信息，并通過(guò)一第二傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸
給一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)所述輪廓信息進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾、特征擬合，并與理論設(shè)定值 進(jìn)行對(duì)比，分析出所述集卡或所述集裝箱相對(duì)于起重機(jī)的定位誤差值；
誤差顯示屏，設(shè)于起重機(jī)裝卸位前方，并連接于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于顯示所 述定位誤差值。
所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，其中，所述第一傳輸網(wǎng)絡(luò)包括連 接于所述圖像處理計(jì)算機(jī)的第一網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器、連接于所述顯示屏控制器的第二網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器、以及連接于第一網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器和第二網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器之間的TCP/IP網(wǎng) 絡(luò)。
所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，其中，所述第二傳輸網(wǎng)絡(luò)包括路 由器、連接在路由器與所述各激光掃描設(shè)備之間、以及連接在路由器與所述計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。
所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，還包括一設(shè)于起重機(jī)裝卸位前方 的提醒指示牌；
所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還與起重機(jī)邏輯控制單元連接，用于將所述定位誤差值傳 輸?shù)狡鹬貦C(jī)邏輯控制單元；起重機(jī)邏輯控制單元與所述提醒指示牌連接，根據(jù) 所述定位誤差值發(fā)出向前、向后、停止指令，顯示在提醒指示牌上。
所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)可包括兩個(gè)圖像攝像設(shè)備，分別設(shè) 于起重機(jī)大梁上和起重機(jī)橫梁上，從不同角度拍攝兩個(gè)集卡車圖像，并利用所 述圖像處理計(jì)算機(jī)切換輸出兩個(gè)集卡車圖像，在所述顯示屏上顯示，幫助司機(jī) 更清楚獲悉集卡位置。
所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，可包括二套激光掃描設(shè)備，分別 設(shè)在起重機(jī)前、后橫梁上，用于獲得集卡車或集卡車上集裝箱沿大車軌道方向 的坐標(biāo)。
所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，可包括四套激光掃描設(shè)備，在起 重機(jī)前、后橫梁上各設(shè)有兩套激光掃描設(shè)備，分別對(duì)應(yīng)集卡車的四個(gè)角，用于 獲得集卡車或集卡車上集裝箱沿大車軌道方向的坐標(biāo)、沿小車運(yùn)行方向的坐標(biāo) 和偏轉(zhuǎn)角度。
本發(fā)明還提供一種集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，包括 預(yù)定位，其包括如下步驟
a) 當(dāng)集卡車停在起重機(jī)裝卸位下方時(shí)，由設(shè)于起重機(jī)上的圖像攝像設(shè)備實(shí)
時(shí)拍攝集卡車圖像；
b) 利用視頻采集卡采集所述圖像攝像設(shè)備實(shí)時(shí)拍攝的集卡車圖像，并轉(zhuǎn)換 成數(shù)字圖像，傳輸?shù)揭粓D像處理計(jì)算機(jī)內(nèi)；
C)利用所述圖像處理計(jì)算機(jī)將預(yù)存的起重機(jī)模擬吊具輪廓合成在所述數(shù)字 圖像內(nèi)，然后將合成的圖像實(shí)時(shí)輸出到設(shè)于起重機(jī)裝卸位前方的圖像顯示屏 上，以供集卡司機(jī)根據(jù)圖像顯示屏的圖像調(diào)整集卡車，使之與圖像顯示屏上模 擬吊具位置一致；精確定位，其包括如下步驟
d) 在預(yù)定位完成后，利用設(shè)于起重機(jī)前、后橫梁上的激光掃描設(shè)備進(jìn)行三 維掃描，采集集卡或集卡上集裝箱的輪廓信息，并傳輸給一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；
e) 利用所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)所述輪廓信息進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾、特征擬合，并與理 論設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，分析出所述集卡或所述集裝箱相對(duì)于起重機(jī)的定位誤差 值；
f) 利用所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將所述定位誤差值傳輸?shù)皆O(shè)于起重機(jī)裝卸位前方 的誤差值顯示屏，顯示定位誤差值，以供集卡司機(jī)根據(jù)誤差值調(diào)整集卡，直到 誤差值為零。
所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，其中，在所述步驟c)中，利用 連接于所述圖像處理計(jì)算機(jī)的第一網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器、連接于所述顯示屏控制器的第 二網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器和連接于所述兩網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)組成第一傳輸網(wǎng) 絡(luò)來(lái)傳輸所述合成的圖像。
所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，其中，在所述步驟d)中，利用 路由器、連接在路由器與所述各激光掃描設(shè)備之間、以及路由器與所述計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)組成第二傳輸網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸所述集卡車或所述集裝箱的 輪廓信息。
所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，其中，在所述步驟a)中，利用設(shè) 于起重機(jī)大梁上和橫梁上的兩個(gè)圖像攝像設(shè)備，從不同角度拍攝兩個(gè)集卡車圖 像，并利用所述圖像處理計(jì)算機(jī)切換輸出兩個(gè)集卡車圖像，在顯示屏上顯示， 幫助司機(jī)更清楚了解集卡位置。
所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，其中，所述的精確定位還包括步 驟g)利用所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將所述定位誤差值傳輸?shù)狡鹬貦C(jī)邏輯控制單元，起重 機(jī)邏輯控制單元根據(jù)所述定位誤差值發(fā)出向前、向后、停止指令，顯示在設(shè)于 起重機(jī)裝卸位前方的提醒指示牌上。
所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，其中，在所述步驟d)中，通過(guò)
分別設(shè)在起重機(jī)前、后橫梁上的二套激光掃描設(shè)備獲得集卡車或集卡車上集裝 箱沿大車軌道方向的坐標(biāo)，并在所述步驟e)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算集卡或集
裝箱沿大車軌道方向的偏差A(yù)X-X-X'，以此作為定位誤差值。
所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，其中，在所述步驟d)中，通過(guò)對(duì)
應(yīng)于集卡車四個(gè)角的四個(gè)激光掃描設(shè)備掃描并計(jì)算出集裝箱的中心位置
B(X,Y),并在所述步驟e)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將中心位置B(X，Y)與理論中心位 置A(X'，Y')比較，計(jì)算出沿大車軌道方向的偏差A(yù)X^X-X'、沿小車運(yùn)行方向的
偏差A(yù)Y二Y-Y'，以及偏轉(zhuǎn)角度p = arctg || ，以此作為定位誤差值。
本發(fā)明集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)和方法，通過(guò)設(shè)于起重機(jī)裝卸位前 方司機(jī)視野內(nèi)的顯示屏和指示牌，引導(dǎo)集卡司機(jī)進(jìn)行集卡的位置調(diào)整，并兼用 圖像的預(yù)定位和掃描的精確定位，使司機(jī)能夠?qū)⒓焖贉?zhǔn)確地停在指定位 置，便于與起重機(jī)吊具進(jìn)行配合，實(shí)現(xiàn)了集卡與起重機(jī)吊具的快速裝卸，提高 了碼頭裝卸效率。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是本發(fā)明集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)布置圖； 圖2是本發(fā)明集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)的顯示屏示意圖； 圖3是本發(fā)明集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)的圖像顯示預(yù)定位子系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)的掃描定位顯示子系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)示意圖5是本發(fā)明集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法的預(yù)定位流程圖6是本發(fā)明集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法的精確定位流程圖7是本發(fā)明集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法大車方向掃描集裝箱示意
圖8是本發(fā)明集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法大車方向掃描集卡車示意
圖9是本發(fā)明集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法的集卡車定位誤差值算法示 意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)布置圖，如圖1所示，在集 裝箱起重機(jī)10的裝卸位停放有集卡車20，供起重機(jī)吊具11將集裝箱30裝上。 本發(fā)明集卡車對(duì)位系統(tǒng)分為圖像顯示預(yù)定位子系統(tǒng)100和掃描定位顯示子
系統(tǒng)IIO。其中圖像顯示預(yù)定位子系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，包括圖 像攝像設(shè)備101、連接于圖像攝像設(shè)備101的視頻采集卡102、連接于視頻采 集卡102的圖像處理計(jì)算機(jī)103、連接于圖像處理計(jì)算機(jī)103的多媒體同步控 制卡104、顯示屏控制器105、顯示屏106、以及連接于圖像處理計(jì)算機(jī)103與 顯示屏控制器105之間的第一傳輸網(wǎng)絡(luò)107。其中
請(qǐng)參閱圖l所示，圖像攝像設(shè)備101設(shè)于起重機(jī)裝卸位上方，用于實(shí)時(shí)拍 攝集卡車圖像。在本實(shí)施例中，設(shè)有兩個(gè)圖像攝像設(shè)備，分別為設(shè)于起重機(jī)大 梁12上的大梁攝像頭101a和設(shè)于起重機(jī)后橫梁13上的橫梁攝像頭101b，從 不同高度和角度拍攝集卡車20的實(shí)時(shí)圖像，便于集卡司機(jī)更清楚地了解集卡 車20所處位置。當(dāng)然，也可以僅設(shè)置一個(gè)圖像攝像設(shè)備或者更多個(gè)。視頻采 集卡102采集圖像攝像設(shè)備101拍攝的集卡車圖像，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像， 輸入給圖像處理計(jì)算機(jī)103。圖像處理計(jì)算機(jī)103將預(yù)存的起重機(jī)模擬吊具輪 廓合成在所述數(shù)字圖像內(nèi)并通過(guò)第一傳輸網(wǎng)絡(luò)106輸出。多媒體同步控制卡104 連接于圖像處理計(jì)算機(jī)103，控制圖像的同步輸出。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一傳輸網(wǎng)絡(luò)107可包括連接于圖像處理計(jì)算機(jī)103的 第一網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器107a、連接于顯示屏控制器105的第一網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器107b和兩 個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)107c，然而并不以此為限，還可以采用其他 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。通過(guò)第一傳輸網(wǎng)絡(luò)107可將實(shí)時(shí)輸出合成的圖像輸出 到顯示屏控制器105。
顯示屏控制器105接收所述合成的圖像，并輸出給顯示屏106顯示。顯示 屏106應(yīng)設(shè)于司機(jī)有最佳視野的地方，例如圖1和圖2所示起重機(jī)裝卸位前方 左側(cè)起重機(jī)門框立柱14上，或者設(shè)于起重機(jī)裝卸位的正前方起重機(jī)門框橫梁 下，實(shí)時(shí)顯示集卡車20與吊具輪廓的合成圖像，幫助司機(jī)調(diào)整集卡車使之和 屏上模擬裝卸吊具裝卸位置相一致，完成預(yù)定位。
掃描定位顯示子系統(tǒng)IIO可包括至少二套激光掃描設(shè)備111、計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 112、連接于激光掃描設(shè)備111與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)112的第二傳輸網(wǎng)絡(luò)113、以及誤 差顯示屏114。
請(qǐng)結(jié)合圖1參閱圖4所示，在本實(shí)施例中，掃描定位顯示子系統(tǒng)IIO較佳 地包括四套激光掃描設(shè)備111，在起重機(jī)前、后橫梁上各設(shè)置二套激光掃描設(shè) 備，分別為前橫梁15上的激光掃描設(shè)備llla、 lllb和后橫梁13上的激光掃描 設(shè)備lllc、 llld，對(duì)應(yīng)集卡車20或集卡車上集裝箱30 (對(duì)應(yīng)于吊具從集卡卸
下集裝箱的情形)的四個(gè)角，用于采集集卡20或集卡上集裝箱30的輪廓信息， 根據(jù)四套激光掃描設(shè)備111所采集的輪廓信息，可獲得沿大車軌道方向X的坐 標(biāo)、沿小車運(yùn)行方向Y的坐標(biāo)和偏轉(zhuǎn)角度，并通過(guò)第二傳輸網(wǎng)絡(luò)113傳輸給計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)112。在本實(shí)施例中，第二傳輸網(wǎng)絡(luò)113可包括一路由器113a、連接 在路由器與各激光掃描設(shè)備111之間、以及連接在路由器與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)112之 間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)113b，當(dāng)然并不以此為限，還可以采用其他協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)112對(duì)激光掃描設(shè)備111輸入的輪廓信息進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾、特征 擬合，并與理論設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，分析出集卡或集裝箱相對(duì)于起重機(jī)的定位誤 差值，這些誤差值可包括沿大車軌道方向X的位移誤差A(yù)X、沿小車運(yùn)行方向 Y的位移誤差A(yù)Y、以及偏轉(zhuǎn)角度P，其中誤差A(yù)X是需要集卡司機(jī)調(diào)整集卡位 置消除的，而誤差A(yù)Y、以及偏轉(zhuǎn)角度P是起重機(jī)吊具ll裝卸時(shí)需要使用的數(shù) 據(jù)。在圖4所示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置四套激光掃描設(shè)備111能夠同時(shí) 獲得這三個(gè)參數(shù)，便于吊具對(duì)位，然而在另一個(gè)實(shí)施例中，在起重機(jī)前、后橫 梁上各設(shè)置一套激光掃描設(shè)備，經(jīng)過(guò)掃描和計(jì)算即能獲取誤差A(yù)X，也可完成 集卡對(duì)位。
請(qǐng)參閱圖l和圖2所示，誤差顯示屏114設(shè)于起重機(jī)裝卸位前方左側(cè)起重 機(jī)門框立柱14，其連接于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)112，用于顯示定位誤差值。
在圖4所示實(shí)施例中，為了便于司機(jī)進(jìn)行理解，掃描定位顯示子系統(tǒng)110 還包括一提醒指示牌115，請(qǐng)同時(shí)參閱圖1和圖2，提醒指示牌115同樣設(shè)于 起重機(jī)門框立柱14上，其基于定位誤差值來(lái)指示司機(jī)采取對(duì)位措施，系統(tǒng)具 體設(shè)計(jì)如下
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)103通過(guò)諸如RS232等接口與起重機(jī)邏輯控制單元16連接， 用于將定位誤差值傳輸?shù)狡鹬貦C(jī)邏輯控制單元16。起重機(jī)邏輯控制單元16則 與提醒指示牌115連接，根據(jù)定位誤差值中的X向位移誤差A(yù)X來(lái)發(fā)出向前、 向后、停止指令，顯示在提醒指示牌115的對(duì)應(yīng)指示燈上。起重機(jī)邏輯控制單 元16并可根據(jù)從外部集卡身份識(shí)別系統(tǒng)獲得的信息，在提醒指示牌115指示 司機(jī)是否錯(cuò)道，即進(jìn)入錯(cuò)誤的起重機(jī)。在裝卸完成后，提醒指示牌115上的離 開(kāi)指示燈指示司機(jī)離開(kāi)裝卸位。
以下結(jié)合圖5和圖6說(shuō)明本發(fā)明的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，該方 法包括 預(yù)定位，請(qǐng)參閱圖5，其包括如下步驟
a) 當(dāng)集卡車20停在起重機(jī)裝卸位下方時(shí)，由設(shè)于起重機(jī)上的圖像攝像設(shè)備
IOI實(shí)時(shí)拍攝集卡車圖像(步驟S1);
在該步驟a)中，既可利用設(shè)于集卡車20上方的一個(gè)圖像攝像設(shè)備來(lái)拍攝 集卡車圖像，但較佳地是利用設(shè)于起重機(jī)大梁12上和后橫梁13上的兩個(gè)圖像 攝像設(shè)備，從不同角度拍攝兩個(gè)集卡車圖像，并利用所述圖像處理計(jì)算機(jī)切換 輸出兩個(gè)集卡車圖像，在顯示屏上顯示；
b) 利用視頻采集卡102采集圖像攝像設(shè)備101實(shí)時(shí)拍攝的集卡車圖像，并 轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，傳輸?shù)綀D像處理計(jì)算機(jī)103內(nèi)(步驟S2);
c) 利用圖像處理計(jì)算機(jī)103將預(yù)存的起重機(jī)模擬吊具輪廓合成在視頻采集 卡102輸入的數(shù)字圖像內(nèi)(步驟S3)，然后利用多媒體同步控制卡控制圖像處 理計(jì)算機(jī)的圖像同步輸出(步驟S4)，將合成的圖像實(shí)時(shí)輸出到圖像顯示屏 105上(步驟S5)。顯示屏105的顯示的實(shí)時(shí)圖像可供集卡司機(jī)觀察集卡與模 擬吊具對(duì)比輪廓，調(diào)整集卡20直到集卡的位置與圖像顯示屏上模擬吊具位置 一致，在這一區(qū)域，起重機(jī)較精確定位的相關(guān)設(shè)備能夠檢測(cè)到集卡輪廓信息；
在該步驟c)中，是利用第一網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器107a、第二網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器107b和連 接于兩網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)107c組成第一傳輸網(wǎng)絡(luò)107來(lái)傳輸合成 的圖像的。
精確定位，其包括如下步驟
d) 在預(yù)定位完成后，利用設(shè)于起重機(jī)前、后橫梁15、 13上的激光掃描設(shè)備 lll進(jìn)行三維掃描，采集集卡20或集卡上集裝箱30的輪廓信息，并傳輸給計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)112 (步驟Sll);
在該步驟d)中，利用路由器113a和連接在路由器與各激光掃描設(shè)備111 之間、以及路由器與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)112之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)113b組成第二傳輸網(wǎng) 絡(luò)113來(lái)傳輸集卡車20或集裝箱30的輪廓信息；
e) 利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)112對(duì)集卡20或集裝箱30的輪廓信息進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾、 特征擬合，并與理論設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，分析出集卡20或集裝箱30相對(duì)于起重 機(jī)的定位誤差值(步驟S12);
f) 利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)112將定位誤差值傳輸?shù)秸`差值顯示屏114上，顯示定 位誤差值(步驟S13)，以供集卡司機(jī)根據(jù)誤差值調(diào)整集卡；
為了便于司機(jī)進(jìn)行理解，精確定位較佳地包括步驟
g)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)112將定位誤差值傳輸?shù)狡鹬貦C(jī)邏輯控制單元16，起重 機(jī)邏輯控制單元16根據(jù)定位誤差值發(fā)出向前、向后、停止指令(步驟S15)， 顯示在設(shè)于起重機(jī)裝卸位前方的提醒指示牌上(步驟S16):
此外，起重機(jī)10的外部集卡身份識(shí)別系統(tǒng)可將停在起重機(jī)10下的集卡20 的身份信息及檢測(cè)結(jié)果通知起重機(jī)邏輯控制單元16 (步驟S14)，起重機(jī)邏輯 控制單元16根據(jù)從外部集卡身份識(shí)別系統(tǒng)獲得的信息，在提醒指示牌115指 示司機(jī)是否錯(cuò)道，即進(jìn)入錯(cuò)誤的起重機(jī)。在裝卸完成后，提醒指示牌115上的 離開(kāi)指示燈指示司機(jī)離開(kāi)裝卸位。
通過(guò)誤差顯示屏114和提醒指示牌115，構(gòu)成一個(gè)比較全面、詳細(xì)的指示 體系，集卡司機(jī)結(jié)合觀察誤差值顯示屏114及提醒指示牌115的信息，完成從 對(duì)位到離開(kāi)的全過(guò)程。
以下結(jié)合圖7 圖9說(shuō)明在步驟e)中，定位誤差值的計(jì)算方法
將沿大車軌道方向定義為X方向，沿小車運(yùn)動(dòng)方向定義為Y方向，沿垂 直高度方向定義為Z方向。在圖7所示的大車方向掃描集裝箱示意圖和圖8所 示的大車方向掃描集卡示意圖中，在精確定位開(kāi)始后，起重機(jī)前、后橫梁的兩 側(cè)激光掃描設(shè)備111a llld對(duì)集卡(集裝箱)進(jìn)行不間斷掃描，測(cè)得集卡(集 裝箱)的輪廓信息a'b'c'd'(未偏轉(zhuǎn))或者^(guò)'1)''(:〃￡1〃(偏轉(zhuǎn))，如圖9所示。通過(guò) 計(jì)算可以得到集卡(集裝箱)的高度、在XY平面的中心坐標(biāo)B(X，Y)，然后參 照計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中預(yù)存的集卡(集裝箱)理論初始位置在XY平面的輪廓信息abcd 和中心位置A(X',Y')，就可偏轉(zhuǎn)角度計(jì)算出當(dāng)前位置離原始位置的中心偏移量， 即
沿大車軌道方向的偏差△ x-x-x'
沿小車運(yùn)行方向的偏差A(yù)Y-Y-Y'，以及 偏轉(zhuǎn)角度P二arctg I J ，并實(shí)時(shí)更新。
由于集卡(集裝箱)本身已經(jīng)在起重機(jī)作業(yè)區(qū)域40內(nèi)，Y方向的的偏移 量完全可以依靠后面的起重機(jī)的自動(dòng)定位系統(tǒng)進(jìn)行處理，而AY作為提供給起 重機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。故針對(duì)于集卡行駛方向的大車方向的偏差量A X二X-X'即為本發(fā)明引導(dǎo)集卡20進(jìn)行較精確定位需要調(diào)整的停車誤差值。因此 在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，在步驟d)中可僅通過(guò)分別設(shè)在起重機(jī)前、后橫梁 上的二套激光掃描設(shè)備獲得集卡車或集卡車上集裝箱沿大車軌道方向的坐標(biāo)，
并在步驟e)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算集卡或集裝箱沿大車軌道方向的偏差A(yù) X=X-X'，以此作為定位誤差值。
以上的實(shí)施例說(shuō)明僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可依據(jù) 本發(fā)明的上述實(shí)施例說(shuō)明而作出其它種種等效的替換及修改。然而這些依據(jù)本 發(fā)明實(shí)施例所作的種種等效替換及修改，屬于本發(fā)明的發(fā)明精神及由權(quán)利要求 所界定的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，其特征在于，包括一圖像顯示預(yù)定位子系統(tǒng)，該圖像顯示預(yù)定位子系統(tǒng)包括圖像攝像設(shè)備，設(shè)于起重機(jī)裝卸位上方，用于實(shí)時(shí)拍攝集卡車圖像；視頻采集卡，連接于圖像攝像設(shè)備，用于采集圖像攝像設(shè)備拍攝的集卡車圖像，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像；圖像處理計(jì)算機(jī)，與視頻采集卡連接，用于將預(yù)存的起重機(jī)模擬吊具輪廓合成在所述數(shù)字圖像內(nèi)，并通過(guò)一第一傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)輸出合成的圖像；多媒體同步控制卡，連接于圖像處理計(jì)算機(jī)，用于控制圖像的同步輸出；顯示屏控制器，通過(guò)第一傳輸網(wǎng)絡(luò)接收所述合成的圖像，并輸出給一顯示屏顯示；顯示屏，設(shè)于起重機(jī)裝卸位前方，連接到顯示屏控制器，用于顯示所述合成的圖像；一掃描定位顯示子系統(tǒng)，該掃描定位顯示子系統(tǒng)包括至少二套激光掃描設(shè)備，在起重機(jī)前、后橫梁上至少各設(shè)置一套激光掃描設(shè)備，用于采集集卡或集卡上集裝箱的輪廓信息，并通過(guò)一第二傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸給一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)所述輪廓信息進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾、特征擬合，并與理論設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，分析出所述集卡或所述集裝箱相對(duì)于起重機(jī)的定位誤差值；誤差顯示屏，設(shè)于起重機(jī)裝卸位前方，并連接于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于顯示所述定位誤差值。
2. 如權(quán)利要求1所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一傳輸網(wǎng)絡(luò)包括連接于所述圖像處理計(jì)算機(jī)的第一網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器、連接于 所述顯示屏控制器的第二網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器、以及連接于第一網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器和第二網(wǎng)絡(luò) 轉(zhuǎn)換器之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。
3. 如權(quán)利要求1所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二傳輸網(wǎng)絡(luò)包括路由器、連接在路由器與所述各激光掃描設(shè)備之間、以 及連接在路由器與所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。
4. 如權(quán)利要求1所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，其特征在于， 還包括一設(shè)于起重機(jī)裝卸位前方的提醒指示牌； 所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還與起重機(jī)邏輯控制單元連接，用于將所述定位誤差值傳 輸?shù)狡鹬貦C(jī)邏輯控制單元；起重機(jī)邏輯控制單元與所述提醒指示牌連接，根據(jù) 所述定位誤差值發(fā)出向前、向后、停止指令，顯示在提醒指示牌上。
5. 如權(quán)利要求1所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，其特征在于， 包括兩個(gè)圖像攝像設(shè)備，分別設(shè)于起重機(jī)大梁上和起重機(jī)橫梁上，從不同角度 拍攝兩個(gè)集卡車圖像，并利用所述圖像處理計(jì)算機(jī)切換輸出兩個(gè)集卡車圖像， 在所述顯示屏上顯示。
6. 如權(quán)利要求1所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，其特征在于， 包括二套激光掃描設(shè)備，分別設(shè)在起重機(jī)前、后橫梁上，用于獲得集卡車或集 卡車上集裝箱沿大車軌道方向的坐標(biāo)。
7. 如權(quán)利要求1所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)，其特征在于， 包括四套激光掃描設(shè)備，在起重機(jī)前、后橫梁上各設(shè)有兩套激光掃描設(shè)備，分 別對(duì)應(yīng)集卡車的四個(gè)角，用于獲得集卡車或集卡車上集裝箱沿大車軌道方向的 坐標(biāo)、沿小車運(yùn)行方向的坐標(biāo)和偏轉(zhuǎn)角度。
8. 集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，其特征在于，包括 預(yù)定位，其包括如下步驟a) 當(dāng)集卡車停在起重機(jī)裝卸位下方時(shí)，由設(shè)于起重機(jī)上的圖像攝像設(shè)備實(shí) 時(shí)拍攝集卡車圖像；b) 利用視頻采集卡采集所述圖像攝像設(shè)備實(shí)時(shí)拍攝的集卡車圖像，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，傳輸?shù)揭粓D像處理計(jì)算機(jī)內(nèi)；c) 利用所述圖像處理計(jì)算機(jī)將預(yù)存的起重機(jī)模擬吊具輪廓合成在所述數(shù)字 圖像內(nèi)，然后將合成的圖像實(shí)時(shí)輸出到設(shè)于起重機(jī)裝卸位前方的圖像顯示屏 上，以供集卡司機(jī)根據(jù)圖像顯示屏的圖像調(diào)整集卡車，使之與圖像顯示屏上模 擬吊具位置一致；精確定位，其包括如下步驟d) 在預(yù)定位完成后，利用設(shè)于起重機(jī)前、后橫梁上的激光掃描設(shè)備進(jìn)行三 維掃描，采集集卡或集卡上集裝箱的輪廓信息，并傳輸給一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；e) 利用所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)所述輪廓信息進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾、特征擬合，并與理 論設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，分析出所述集卡或所述集裝箱相對(duì)于起重機(jī)的定位誤差 值；f) 利用所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將所述定位誤差值傳輸?shù)皆O(shè)于起重機(jī)裝卸位前方的誤差值顯示屏，顯示定位誤差值，以供集卡司機(jī)根據(jù)誤差值調(diào)整集卡，直到 誤差值為零。
9. 如權(quán)利要求8所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，其特征在于， 在所述步驟C)中，利用連接于所述圖像處理計(jì)算機(jī)的第一網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器、連接 于所述顯示屏控制器的第二網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器和連接于所述兩網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器之間的 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)組成第一傳輸網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸所述合成的圖像。
10. 如權(quán)利要求8所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，其特征在于， 在所述步驟d)中，利用路由器、連接在路由器與所述各激光掃描設(shè)備之間、 以及路由器與所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)組成第二傳輸網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸所 述集卡車或所述集裝箱的輪廓信息。
11. 如權(quán)利要求8所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，其特征在于， 在所述步驟a)中，利用設(shè)于起重機(jī)大梁上和橫梁上的兩個(gè)圖像攝像設(shè)備，從不 同角度拍攝兩個(gè)集卡車圖像，并利用所述圖像處理計(jì)算機(jī)切換輸出兩個(gè)集卡車 圖像，在顯示屏上顯示。
12. 如權(quán)利要求8所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，其特征在于， 所述的精確定位還包括步驟g)利用所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將所述定位誤差值傳輸?shù)狡鹬貦C(jī)邏輯控制單元，起 重機(jī)邏輯控制單元根據(jù)所述定位誤差值發(fā)出向前、向后、停止指令，顯示在設(shè) 于起重機(jī)裝卸位前方的提醒指示牌上。
13. 如權(quán)利要求8所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，其特征在于， 在所述步驟d)中，通過(guò)分別設(shè)在起重機(jī)前、后橫梁上的二套激光掃描設(shè)備獲 得集卡車或集卡車上集裝箱沿大車軌道方向的坐標(biāo)，并利用所述坐標(biāo)在所述步 驟e)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算集卡或集裝箱沿大車軌道方向的偏差A(yù) X=X-X'，以此作為定位誤差值。
14. 如權(quán)利要求8所述的集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位方法，其特征在于，在所述步驟d)中，通過(guò)對(duì)應(yīng)于集卡車四個(gè)角的四個(gè)激光掃描設(shè)備掃描并計(jì)算出 集裝箱的中心位置B(X,Y)，并在所述步驟e)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將所述中心位 置B(X,Y)與理論中心位置A(X',Y')比較，計(jì)算出沿大車軌道方向的偏差A(yù)X=X-X'、沿小車運(yùn)行方向的偏差A(yù)Y-Y-Y'，以及偏轉(zhuǎn)角度(3 = arctg || ，以此作為定位誤差值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種集裝箱起重機(jī)的集卡車對(duì)位系統(tǒng)和方法，利用設(shè)于起重機(jī)裝卸位上方的圖像攝像設(shè)備實(shí)時(shí)拍攝集卡車圖像，將其傳輸給圖像處理計(jì)算機(jī)，后者將預(yù)存的起重機(jī)模擬吊具輪廓合成在數(shù)字圖像內(nèi)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)輸出合成的圖像至顯示屏控制器，控制設(shè)于起重機(jī)裝卸位前方集卡司機(jī)視野內(nèi)的顯示屏顯示合成圖像，幫助司機(jī)完成集卡預(yù)定位；之后利用在起重機(jī)前、后橫梁上設(shè)置的至少各一套激光掃描設(shè)備，采集集卡或集卡上集裝箱的輪廓信息，并通過(guò)傳輸給一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)輪廓信息進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾、特征擬合，并與理論設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，分析出集卡或集裝箱相對(duì)于起重機(jī)的定位誤差值，并將其傳輸給設(shè)于起重機(jī)裝卸位前方的誤差顯示屏顯示，幫助司機(jī)完成集卡精確定位。
文檔編號(hào)B66C13/16GK101096262SQ20061002823
公開(kāi)日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
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