專利名稱：相對(duì)于固定點(diǎn)測定活動(dòng)物體位置的測定設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域是測定一活動(dòng)物體相對(duì)于一固定點(diǎn)位置的一測定設(shè)備。
特別是在商業(yè)集裝箱的技術(shù)領(lǐng)域，公知的是裝備提取在船上或在存放場地上的集裝箱的裝置。該裝置一般包括一吊車——帶有在纜繩末端呈框狀的橫框，其框的尺寸與集裝箱的上表面尺寸相對(duì)應(yīng)并且還帶有在集裝箱四角的橫框鉤接裝置。執(zhí)行工作的操縱者不辨別橫框相對(duì)于集裝箱的位置。因此，其過程是通過反復(fù)嘗試直到橫框完全配合到集裝箱。該工作方式從船到一較長的固定位置是很耗時(shí)的。同樣對(duì)于在存放場地集裝箱的尋取。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一設(shè)備，其能夠借助于一活動(dòng)物體例如一橫框，以很高的精度標(biāo)識(shí)一固定物體例如集裝箱的位置，并且這在很短的時(shí)間內(nèi)完成。
因此，本發(fā)明的目的是，測定設(shè)備，其用于測定一活動(dòng)物體相對(duì)于一固定物體位置，其特征在于，所述設(shè)備包括一紅外光束的發(fā)射裝置，其固定在所述活動(dòng)物體上，用于至少部分地照亮所述固定物體；一反射光束的接收裝置，其固定在所述活動(dòng)物體上；和反射光束分析裝置，以界定光束強(qiáng)度變化。
根據(jù)一特征，所述發(fā)射裝置由至少一電致發(fā)光二極管組成，該電致發(fā)光二極管的光束經(jīng)聚焦。
根據(jù)另一特征，光束相對(duì)于固定物體的垂直方向有角度錯(cuò)開。
有利地，所述電致發(fā)光二極管的光束在一半柱形透鏡的輔助下聚焦。
根據(jù)另一特征，所述發(fā)射裝置由一相互平行放置的一組電致發(fā)光二極管棒構(gòu)成，一組透鏡與所述電致發(fā)光二極管相聯(lián)。
有利地，所述電致發(fā)光二極管組與一支撐件相連，所述支撐件相對(duì)于由所述固定物體確定的水平方向傾斜一γ角度，所述的透鏡組按相同的角度傾斜。
更有利地，所述設(shè)備包括一電致發(fā)光二極管棒組，該電致發(fā)光二極管棒組布置在所述接收裝置兩側(cè)。
依然根據(jù)另一特征，所述接收裝置由一線性的光電二極管式傳感器構(gòu)成。
更有利地，所述傳感器配有接收模塊和集中于所述發(fā)射裝置的波長的濾波模塊。
依然根據(jù)另一特征，所述反射光束的分析裝置適用于標(biāo)識(shí)不同光強(qiáng)的區(qū)域，以便偵測所述固定物體的存在和其位置。
依然根據(jù)另一特征，所述發(fā)射裝置由脈沖供給，從而以間歇的方式照亮所述固定物體。
本發(fā)明同樣涉及根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一使用方法，其特征在于，借助于電致發(fā)光二極管，照亮所述固定物體；分析反射光束，以確定不同的亮度范圍；測定代表著固定物體的存在信息的強(qiáng)亮度區(qū)域；在記憶體中記錄該信息；并且，在固定物體的幾個(gè)不同代表點(diǎn)，重復(fù)相同的步驟。
所述設(shè)備的應(yīng)用，其特征在于，所述固定物體是一集裝箱，所述活動(dòng)物體是呈框狀的一橫桿，所述桿的尺寸與面對(duì)的集裝箱的表面尺寸相適合；并且在所述框的每個(gè)邊放置一所述設(shè)備。
符合本發(fā)明的設(shè)備的最大優(yōu)點(diǎn)在于通過簡單的分析反射光束來偵測與固定物體沒有接觸的物體。
另外的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，設(shè)備能夠加裝到一密封的整體件中并且沒有活動(dòng)部件，這使得能在含鹽的環(huán)境中使用。
另外的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，所述設(shè)備對(duì)固定物體的表面是不敏感的，不論它是新的，舊的，有漆的或生銹的。
另外的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，系統(tǒng)能加裝一自動(dòng)的功能來分析環(huán)境的反射光，并因此易于在各種情況下的偵測。


本發(fā)明的其它特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)在后面的作為與附圖相關(guān)的示例給出的描述中更加清楚地顯現(xiàn)。
圖1示出一符合本發(fā)明的設(shè)備的布置示意性實(shí)例，[23]圖2示出通過兩個(gè)相互靠近放置的電致發(fā)光二極管發(fā)射的光束，[24]圖3示出由一測量傳感器接收的光束形式，該傳感器對(duì)著并且遠(yuǎn)離沿著第一方向的光發(fā)射系統(tǒng)放置。
圖4示出符合沿著與第一方向垂直的一方向的光束形式，[26]圖5是一示出所述設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)的剖面圖，[27]圖6是一包含有符合本發(fā)明設(shè)備的箱體的剖面圖，該箱體作為使用所述設(shè)備的實(shí)例。
圖7和圖8示出光束發(fā)射器的聚焦透鏡的實(shí)施方式，且[29]圖9示出一符合本發(fā)明設(shè)備的組織框圖。
具體實(shí)施例方式圖1中，示出一固定物體1，例如能是一集裝箱，其放置在船上或存放場地上，并希望確保其搬運(yùn)。為此，在一活動(dòng)物體2的幫助下，保證裝載該固定物體，以把該物體從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)。所述活動(dòng)物體2例如是一呈框狀的掛梁(palonnier)——該掛梁與集裝箱的上表面4的形狀貼合。在活動(dòng)物體上固定一用于測定集裝箱1位置的設(shè)備3。優(yōu)選地，該設(shè)備3放置在框的外邊緣上。該設(shè)備發(fā)射一光束5——其要射到集裝箱1的表面4的一區(qū)域7’上，光束的用虛線示出的另外一個(gè)區(qū)域7”對(duì)應(yīng)于光的散射，或者對(duì)應(yīng)于由一表面產(chǎn)生的微弱的反射——該表面位于一低于表面4所在高度的高度處的。下面要描述的計(jì)算裝置能夠偵測到所述兩個(gè)不同反射區(qū)域的分隔線，并因此測定集裝箱1的表面4的一棱?？梢岳斫獾氖牵ㄟ^合理地在活動(dòng)物體2上放置傳感器6，就能夠測定集裝箱不同的棱，并且能以確定的方式，非?？斓匾龑?dǎo)活動(dòng)物體到達(dá)固定物體上方，以在此類物體的搬運(yùn)過程中贏得相當(dāng)可觀的時(shí)間。因此，按照本發(fā)明，可應(yīng)用同步偵測的原理。
為了偵測固定物體1的棱，按照圖2，可使用一電致發(fā)光二極管8，該電致發(fā)光二極管的光束9限定一約為幾個(gè)度數(shù)的有效角。該圖所示的剖面圖是按一與所述圖的平面一致的第一平面剖切而成，并且示出光束的炫亮部分(partie étalée)。該光束通過透鏡11聚焦——這將在后面解釋，以獲得一角度β，大小為1°，正如在圖4中示出，所述圖4按垂直于第一平面的第二平面顯示。本發(fā)明的聚焦能減少光束的尺寸，并因此也就減少反射表面的尺寸。在圖2中，還示出兩個(gè)電致發(fā)光二極管8和8’的組合，它們相互有間距地分布，并發(fā)射兩個(gè)光束9和9’，每個(gè)都沿著一8°的有效角發(fā)射。當(dāng)反射光束被一傳感器接收時(shí)，就能獲得這兩個(gè)光束的組合，正如在圖3中所示。同樣，通過使用兩個(gè)電致發(fā)光二極管8和8’，就能獲得由二極管8”沿一接收角產(chǎn)生的一光束9”，所述二極管8”是唯一，所述接收角相當(dāng)于兩倍的傳感器的角度，在描述的實(shí)例中是16°。在圖2中，還示出一特定的裝置，其中，在由兩個(gè)傾斜的連接部分組成的支撐件10上具有兩個(gè)電致發(fā)光二極管。該傾斜能使反射光束在中心和在邊緣的特性很好地一致。
圖5是本發(fā)明具體實(shí)施例的剖面圖，其示出一箱體的蓋子12，其相對(duì)于圖6進(jìn)行描述，在所述蓋子12上，要固定一外夾板13和一內(nèi)夾板14。在外夾板13上，固定一透鏡支撐件15，其平坦表面向經(jīng)過軸XX的中平面兩側(cè)傾斜。傾斜角γ在1°到6°之間。一放置在支撐件15和夾板13之間的連接件16保證這兩個(gè)構(gòu)件之間的密封性。內(nèi)夾板14同樣接收一支撐件17，電致發(fā)光二極管就固定在所述支撐件上。所述構(gòu)件件的組件由螺釘固定。
在圖6中，示出一箱體18的剖面圖，該箱體并入本發(fā)明的設(shè)備的構(gòu)成元件的組件，且在該箱體上固定所述蓋子12。該箱體呈近似的平行六面體的形狀。支撐件17呈一電路板的形式，在該情況下，該支撐件17支撐按六排放置的電致發(fā)光二極管19。兩組電致發(fā)光二極管都放置在該箱體中以組合光束，如已在與圖3相關(guān)的解釋那樣。這兩組電致發(fā)光二極管構(gòu)成發(fā)射裝置3，其好處已經(jīng)在與圖3相關(guān)的描述中解釋。所述電路板平行于支撐件15放置，因此，與支撐件15一樣，傾斜相同的角度γ。該傾斜能夠消除垂直地反射到固定物體上的光束，并且不會(huì)使傳感器飽和。在支撐件15和蓋子12之間，放置一濾鏡20，用于定著(fixer)電致發(fā)光二極管19的長波。在箱體18的中間部分，設(shè)計(jì)成固定一接收裝置21，該接收裝置由一光電二極管22、一聚焦透鏡23、一濾鏡24和一可選擇的保護(hù)窗25構(gòu)成。在圖中，還能看到用于提供電流的箱體的連接器26。箱體能獲得非常好的密封，以阻止鹽類的腐蝕。當(dāng)然，活動(dòng)物體上的固定瓜用于將它們整體連接。
圖7和8示出呈板31形狀的半柱形(semi-cylindriques)透鏡30的實(shí)施例。該透鏡30都按相聯(lián)的方式模制在一起，并具有一隆起面32，以聚集光束。有利地，板31為透明的塑料材料。該板31配有穿孔33，以便固定在其支撐件15上。
圖9示出箱體18組成部分的示意框圖，在該箱體中組分件的整體件被插入。正如在前面指出，接收裝置21由光電二極管22、聚焦透鏡23、和濾鏡24構(gòu)成。該整體件構(gòu)成一光電二極管式線性傳感器。裝置21構(gòu)成符合本發(fā)明設(shè)備的取景構(gòu)件(organe de vision)。該裝置能探測由透鏡23聚焦的點(diǎn)的對(duì)齊，以掃掠足夠10°的場。濾鏡24是一集中于發(fā)射模塊46的波長的通頻帶(passe bande)濾鏡。接收的光束被引向一模塊40或發(fā)光器，其作用是數(shù)字化它的型面(profil)。產(chǎn)生的電信號(hào)被發(fā)送到一計(jì)算器41中，該計(jì)算器分析此信號(hào)，以分析固定物體的亮的、暗的或不透明的反射范圍，并因此測定該固定物體的邊緣。模塊40和41構(gòu)成反射光束的分析裝置。傳遞的信息被傳遞到能夠與操作者交換信息的通信模塊42。在輸出端，該模塊42給出執(zhí)行計(jì)算后的結(jié)果、由傳感器偵測到的誤差、和該傳感器的狀態(tài)和存在。在輸入端，該模塊42接受與放置在活動(dòng)物體上的傳感器整體件同步的脈沖信號(hào)、適合大氣環(huán)境條件的計(jì)算參數(shù)的脈沖、和操作者特別的配置命令。所述元件的供電電流通過供電模塊43提供，例如電壓為24伏特的直流電流。模塊43同樣供應(yīng)同步偵測控制模塊44，以同步發(fā)光器模塊46的光發(fā)射。該發(fā)光模塊46合并與濾鏡24相同波長的紅外電致發(fā)光二極管的板31。在模塊44和46之間插入一脈沖器模塊45，該脈沖器模塊的作用是脈沖輸送(pulser)模塊46的供應(yīng)，并且也避免持續(xù)的二極管19供電。正如在圖上顯示的，模塊45和40通過模塊44保持同步。
可能的是，合并模塊43，42，41，40，44，45在單一的同塊電路板。模塊21成為一機(jī)械柱筒的形式，在該模塊上粘有濾鏡24和透鏡23。
符合本發(fā)明的設(shè)備功能如下。電致發(fā)光二極管19發(fā)射一脈沖紅外光束，該光束要在位于其下方并且?guī)缀跷挥诖怪毕路降墓潭ㄎ矬w上反射。光束能出現(xiàn)在固定物體表面之外，或完全在該表面上，還或者在跨接位置(cheval)——也就是說在物體的棱的位置。對(duì)由模塊41反射的光束的分析可以知道相對(duì)于固定物體，設(shè)備處于什么位置，并因而也知道活動(dòng)物體處于什么位置。固定物體的棱被視為象一非常亮的區(qū)域到非常暗的區(qū)域的過渡區(qū)。結(jié)合來自多個(gè)設(shè)備的信息，能容易地控制活動(dòng)物體相對(duì)于固定物體的位置。
權(quán)利要求
1.測定設(shè)備，其用于測定一活動(dòng)物體(2)相對(duì)于一固定物體(1)的位置，其特征在于，所述設(shè)備包括一紅外光束的發(fā)射裝置(3)，其固定在所述活動(dòng)物體上，用于至少部分地照亮所述固定物體；一反射光束的接收裝置(6)，其固定在所述活動(dòng)物體上；和反射光束分析裝置(40，41)，以界定光束強(qiáng)度變化。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射裝置(3)由至少一電致發(fā)光二極管(19)組成，該電致發(fā)光二極管的光束經(jīng)聚焦。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述電致發(fā)光二極管(19)的光束借助于一半柱形透鏡(11)聚焦。
4.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射裝置(3)由一組相互平行放置的電致發(fā)光二極管棒(17，19)構(gòu)成，一透鏡組(11)與所述電致發(fā)光二極管(19)相聯(lián)。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述電致發(fā)光二極管(19)組與一支撐件(17)相連，所述支撐件相對(duì)于由所述固定物體(1)確定的水平方向傾斜一γ角度，所述的透鏡組(11)按相同的角度傾斜。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括一電致發(fā)光二極管棒組，該電致發(fā)光二極管棒組布置在所述接收裝置(6)兩側(cè)。
7.如上述權(quán)利要求中中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述接收裝置(6)由一線性的光電二極管式傳感器(22)構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器(22)配有以所述發(fā)射裝置(3)的波長為中心的濾波和接收模塊(23，24)。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述反射光束的分析裝置(40，41)適用于標(biāo)識(shí)不同光強(qiáng)的區(qū)域，以便偵測所述固定物體(1)的存在和其位置。
10.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射裝置(3)由脈沖供給，從而以間歇的方式照亮所述固定物體(1)。
11.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備的使用方法，其特征在于，借助于電致發(fā)光二極管(19)，照亮固定物體(1)；分析反射光束，以確定不同的亮度范圍；測定代表著固定物體的存在信息的強(qiáng)亮度區(qū)域；在記憶體中記錄該信息；并且，在所述固定物體的多個(gè)代表點(diǎn)，重復(fù)相同的步驟。
12.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的設(shè)備的應(yīng)用，其特征在于，所述固定物體(1)是一集裝箱；所述活動(dòng)物體(2)是呈框狀的一橫桿，所述桿的尺寸與面對(duì)的集裝箱表面的尺寸相適合；并且在所述框的每個(gè)邊放置一根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及測定一活動(dòng)物體相對(duì)于一固定物體位置的一測定設(shè)備。所述設(shè)備包括一紅外光束的發(fā)射裝置46，其固定在活動(dòng)物體上，用于至少部分照亮固定物體；一反射光束接收裝置21，其固定在所述活動(dòng)物體上，和反射光束分析裝置40，41，其用于界定光束強(qiáng)度變化。發(fā)射裝置由至少一電致發(fā)光二極管組成，其光束經(jīng)聚焦，并相對(duì)于固定物體的垂直方向有角度錯(cuò)開。該測定設(shè)備應(yīng)用于定位兩物體中一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)的位置。
文檔編號(hào)B66C13/04GK1876554SQ20061008875
公開日2006年12月13日 申請日期2006年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月6日
發(fā)明者馬克·布魯昂, 讓·庫特里 申請人:Arck傳感器公司