專利名稱：集裝箱起重機的集卡車對位系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集裝箱起重機，特別涉及到集卡車在集裝箱起重機下進行裝卸 時集卡車針對吊具位置的集卡車對位方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
集裝箱航運事業(yè)的發(fā)展，對集裝箱起重機的技術(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強度，是集裝箱起重機技術(shù)發(fā)展永恒的 課題。
集裝箱起重機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 卸效率提高的一個瓶頸，如何提高起重機吊具和集裝箱卡車之間的對位速度， 從而提高裝卸效率，是港口起重機制造商及有關(guān)技術(shù)專家一直在致力研究的內(nèi) 容。
對于集裝箱非自動化碼頭，吊具和集裝箱運輸車之間定位基本上還是依靠 集裝箱起重機的司機的操作經(jīng)驗和集卡車司機的配合來進行對位的。因此，起 重機司機和集卡車司機的熟練程度和操作經(jīng)驗，決定了吊具的對位速度，決定 了起重機對集卡車的裝卸速度，如果司機不熟練，經(jīng)常會出現(xiàn)吊具為對準(zhǔn)一個 地面運輸車上的集裝箱，既要移動起重機，又要移動地面運輸車的情形，人為 因素嚴重影響了集裝箱起重機的作業(yè)生產(chǎn)率。
對于集裝箱自動化碼頭，如果自動化操作的起重機對有人操作的集卡進行 裝卸時，起重機吊具對裝卸目標(biāo)是依靠電氣系統(tǒng)來自動定位，而集卡車還是依 靠司機的操作經(jīng)驗來對起重機吊具進行對位的。因此，集卡車司機的熟練程度 和操作經(jīng)驗，決定了吊具的對位速度，決定了起重機對集卡車的裝卸速度，如 果司機不熟練，經(jīng)常會出現(xiàn)吊具到位而集卡車來回移動的情形，或者是無人的 起重機和有人的集卡車根本無法配合的情況，嚴重影響了集裝箱自動化碼頭的 作業(yè)生產(chǎn)率。
無論是集裝箱常規(guī)碼頭還是自動化碼頭，如何提高集卡車司機對集裝箱起 重機吊具的對位精度和速度，提高碼頭作業(yè)效率，是港口和起重機制造商所面 臨的迫切需要解決的技術(shù)難題。
要實現(xiàn)地面集卡車和起重機吊具之間的集裝箱快速裝卸，必須要保證兩者 都能移動到正確的位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種集卡車對位方法及系統(tǒng)，指示集卡
司機進行方便準(zhǔn)確地進行集卡對位。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種集裝箱起重機 的集卡車對位系統(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)于起重機裝卸位上方，用于實時拍攝集卡車圖像；
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；
圖像處理計算機，與視頻采集卡連接，用于將預(yù)存的起重機模擬吊具輪廓 合成在所述數(shù)字圖像內(nèi)，并通過一第一傳輸網(wǎng)絡(luò)實時輸出合成的圖像；
多媒體同步控制卡，連接于圖像處理計算機，用于控制圖像的同步輸出；
顯示屏控制器，通過第一傳輸網(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，并通過一第二傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸
給一計算機系統(tǒng)；
計算機系統(tǒng)，對所述輪廓信息進行數(shù)據(jù)過濾、特征擬合，并與理論設(shè)定值 進行對比，分析出所述集卡或所述集裝箱相對于起重機的定位誤差值；
誤差顯示屏，設(shè)于起重機裝卸位前方，并連接于計算機系統(tǒng)，用于顯示所 述定位誤差值。
所述的集裝箱起重機的集卡車對位系統(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算機的第一網(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的集卡車對位系統(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 算機系統(tǒng)之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。
所述的集裝箱起重機的集卡車對位系統(tǒng)，還包括一設(shè)于起重機裝卸位前方 的提醒指示牌；
所述計算機系統(tǒng)還與起重機邏輯控制單元連接，用于將所述定位誤差值傳 輸?shù)狡鹬貦C邏輯控制單元；起重機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的集卡車對位系統(tǒng)可包括兩個圖像攝像設(shè)備，分別設(shè) 于起重機大梁上和起重機橫梁上，從不同角度拍攝兩個集卡車圖像，并利用所 述圖像處理計算機切換輸出兩個集卡車圖像，在所述顯示屏上顯示，幫助司機 更清楚獲悉集卡位置。
所述的集裝箱起重機的集卡車對位系統(tǒng)，可包括二套激光掃描設(shè)備，分別 設(shè)在起重機前、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的集卡車對位系統(tǒng)，可包括四套激光掃描設(shè)備，在起 重機前、后橫梁上各設(shè)有兩套激光掃描設(shè)備，分別對應(yīng)集卡車的四個角，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的集卡車對位方法，包括 預(yù)定位，其包括如下步驟
a) 當(dāng)集卡車停在起重機裝卸位下方時，由設(shè)于起重機上的圖像攝像設(shè)備實
時拍攝集卡車圖像；
b) 利用視頻采集卡采集所述圖像攝像設(shè)備實時拍攝的集卡車圖像，并轉(zhuǎn)換 成數(shù)字圖像，傳輸?shù)揭粓D像處理計算機內(nèi)；
C)利用所述圖像處理計算機將預(yù)存的起重機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時輸出到設(shè)于起重機裝卸位前方的圖像顯示屏 上，以供集卡司機根據(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)于起重機前、后橫梁上的激光掃描設(shè)備進行三 維掃描，采集集卡或集卡上集裝箱的輪廓信息，并傳輸給一計算機系統(tǒng)；
e) 利用所述計算機系統(tǒng)對所述輪廓信息進行數(shù)據(jù)過濾、特征擬合，并與理 論設(shè)定值進行對比，分析出所述集卡或所述集裝箱相對于起重機的定位誤差 值；
f) 利用所述計算機系統(tǒng)將所述定位誤差值傳輸?shù)皆O(shè)于起重機裝卸位前方 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的集卡車對位方法，其中，在所述步驟c)中，利用 連接于所述圖像處理計算機的第一網(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)來傳輸所述合成的圖像。
所述的集裝箱起重機的集卡車對位方法，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算機 系統(tǒng)之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)組成第二傳輸網(wǎng)絡(luò)來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的集卡車對位方法，其中，在所述步驟a)中，利用設(shè) 于起重機大梁上和橫梁上的兩個圖像攝像設(shè)備，從不同角度拍攝兩個集卡車圖 像，并利用所述圖像處理計算機切換輸出兩個集卡車圖像，在顯示屏上顯示， 幫助司機更清楚了解集卡位置。
所述的集裝箱起重機的集卡車對位方法，其中，所述的精確定位還包括步 驟g)利用所述計算機系統(tǒng)將所述定位誤差值傳輸?shù)狡鹬貦C邏輯控制單元，起重 機邏輯控制單元根據(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 起重機裝卸位前方的提醒指示牌上。
所述的集裝箱起重機的集卡車對位系統(tǒng)，其中，在所述步驟d)中，通過
分別設(shè)在起重機前、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，通過計算機系統(tǒng)計算集卡或集
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的集卡車對位方法，其中，在所述步驟d)中，通過對
應(yīng)于集卡車四個角的四個激光掃描設(shè)備掃描并計算出集裝箱的中心位置
B(X,Y),并在所述步驟e)中，通過計算機系統(tǒng)將中心位置B(X，Y)與理論中心位 置A(X'，Y')比較，計算出沿大車軌道方向的偏差A(yù)X^X-X'、沿小車運行方向的
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)明集裝箱起重機的集卡車對位系統(tǒng)和方法，通過設(shè)于起重機裝卸位前 方司機視野內(nèi)的顯示屏和指示牌，引導(dǎo)集卡司機進行集卡的位置調(diào)整，并兼用 圖像的預(yù)定位和掃描的精確定位，使司機能夠?qū)⒓焖贉?zhǔn)確地停在指定位 置，便于與起重機吊具進行配合，實現(xiàn)了集卡與起重機吊具的快速裝卸，提高 了碼頭裝卸效率。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，其中

圖1是本發(fā)明集裝箱起重機的集卡車對位系統(tǒng)布置圖； 圖2是本發(fā)明集裝箱起重機的集卡車對位系統(tǒng)的顯示屏示意圖； 圖3是本發(fā)明集裝箱起重機的集卡車對位系統(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)明集裝箱起重機的集卡車對位系統(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)明集裝箱起重機的集卡車對位方法的預(yù)定位流程圖6是本發(fā)明集裝箱起重機的集卡車對位方法的精確定位流程圖7是本發(fā)明集裝箱起重機的集卡車對位方法大車方向掃描集裝箱示意
圖8是本發(fā)明集裝箱起重機的集卡車對位方法大車方向掃描集卡車示意
圖9是本發(fā)明集裝箱起重機的集卡車對位方法的集卡車定位誤差值算法示 意圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明集裝箱起重機的集卡車對位系統(tǒng)布置圖，如圖1所示，在集 裝箱起重機10的裝卸位停放有集卡車20，供起重機吊具11將集裝箱30裝上。 本發(fā)明集卡車對位系統(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的圖像處理計算機103、連接于圖像處理計算機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算機103與 顯示屏控制器105之間的第一傳輸網(wǎng)絡(luò)107。其中
請參閱圖l所示，圖像攝像設(shè)備101設(shè)于起重機裝卸位上方，用于實時拍 攝集卡車圖像。在本實施例中，設(shè)有兩個圖像攝像設(shè)備，分別為設(shè)于起重機大 梁12上的大梁攝像頭101a和設(shè)于起重機后橫梁13上的橫梁攝像頭101b，從 不同高度和角度拍攝集卡車20的實時圖像，便于集卡司機更清楚地了解集卡 車20所處位置。當(dāng)然，也可以僅設(shè)置一個圖像攝像設(shè)備或者更多個。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， 輸入給圖像處理計算機103。圖像處理計算機103將預(yù)存的起重機模擬吊具輪 廓合成在所述數(shù)字圖像內(nèi)并通過第一傳輸網(wǎng)絡(luò)106輸出。多媒體同步控制卡104 連接于圖像處理計算機103，控制圖像的同步輸出。
在一個實施例中，第一傳輸網(wǎng)絡(luò)107可包括連接于圖像處理計算機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。通過第一傳輸網(wǎng)絡(luò)107可將實時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)于司機有最佳視野的地方，例如圖1和圖2所示起重機裝卸位前方 左側(cè)起重機門框立柱14上，或者設(shè)于起重機裝卸位的正前方起重機門框橫梁 下，實時顯示集卡車20與吊具輪廓的合成圖像，幫助司機調(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、計算機系統(tǒng) 112、連接于激光掃描設(shè)備111與計算機系統(tǒng)112的第二傳輸網(wǎng)絡(luò)113、以及誤 差顯示屏114。
請結(jié)合圖1參閱圖4所示，在本實施例中，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，對應(yīng)集卡車20或集卡車上集裝箱30 (對應(yīng)于吊具從集卡卸
下集裝箱的情形)的四個角，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)、沿小車運行方向Y的坐標(biāo)和偏轉(zhuǎn)角度，并通過第二傳輸網(wǎng)絡(luò)113傳輸給計 算機系統(tǒng)112。在本實施例中，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算機系統(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。
計算機系統(tǒng)112對激光掃描設(shè)備111輸入的輪廓信息進行數(shù)據(jù)過濾、特征 擬合，并與理論設(shè)定值進行對比，分析出集卡或集裝箱相對于起重機的定位誤 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是起重機吊具ll裝卸時需要使用的數(shù) 據(jù)。在圖4所示本發(fā)明的一個實施例中，設(shè)置四套激光掃描設(shè)備111能夠同時 獲得這三個參數(shù)，便于吊具對位，然而在另一個實施例中，在起重機前、后橫 梁上各設(shè)置一套激光掃描設(shè)備，經(jīng)過掃描和計算即能獲取誤差A(yù)X，也可完成 集卡對位。
請參閱圖l和圖2所示，誤差顯示屏114設(shè)于起重機裝卸位前方左側(cè)起重 機門框立柱14，其連接于計算機系統(tǒng)112，用于顯示定位誤差值。
在圖4所示實施例中，為了便于司機進行理解，掃描定位顯示子系統(tǒng)110 還包括一提醒指示牌115，請同時參閱圖1和圖2，提醒指示牌115同樣設(shè)于 起重機門框立柱14上，其基于定位誤差值來指示司機采取對位措施，系統(tǒng)具 體設(shè)計如下
計算機系統(tǒng)103通過諸如RS232等接口與起重機邏輯控制單元16連接， 用于將定位誤差值傳輸?shù)狡鹬貦C邏輯控制單元16。起重機邏輯控制單元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來發(fā)出向前、 向后、停止指令，顯示在提醒指示牌115的對應(yīng)指示燈上。起重機邏輯控制單 元16并可根據(jù)從外部集卡身份識別系統(tǒng)獲得的信息，在提醒指示牌115指示 司機是否錯道，即進入錯誤的起重機。在裝卸完成后，提醒指示牌115上的離 開指示燈指示司機離開裝卸位。
以下結(jié)合圖5和圖6說明本發(fā)明的集裝箱起重機的集卡車對位方法，該方 法包括 預(yù)定位，請參閱圖5，其包括如下步驟
a) 當(dāng)集卡車20停在起重機裝卸位下方時，由設(shè)于起重機上的圖像攝像設(shè)備
IOI實時拍攝集卡車圖像(步驟S1);
在該步驟a)中，既可利用設(shè)于集卡車20上方的一個圖像攝像設(shè)備來拍攝 集卡車圖像，但較佳地是利用設(shè)于起重機大梁12上和后橫梁13上的兩個圖像 攝像設(shè)備，從不同角度拍攝兩個集卡車圖像，并利用所述圖像處理計算機切換 輸出兩個集卡車圖像，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實時拍攝的集卡車圖像，并 轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，傳輸?shù)綀D像處理計算機103內(nèi)(步驟S2);
c) 利用圖像處理計算機103將預(yù)存的起重機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 理計算機的圖像同步輸出(步驟S4)，將合成的圖像實時輸出到圖像顯示屏 105上(步驟S5)。顯示屏105的顯示的實時圖像可供集卡司機觀察集卡與模 擬吊具對比輪廓，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，起重機較精確定位的相關(guān)設(shè)備能夠檢測到集卡輪廓信息；
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)于起重機前、后橫梁15、 13上的激光掃描設(shè)備 lll進行三維掃描，采集集卡20或集卡上集裝箱30的輪廓信息，并傳輸給計 算機系統(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、以及路由器與計算機系統(tǒng)112之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)113b組成第二傳輸網(wǎng) 絡(luò)113來傳輸集卡車20或集裝箱30的輪廓信息；
e) 利用計算機系統(tǒng)112對集卡20或集裝箱30的輪廓信息進行數(shù)據(jù)過濾、 特征擬合，并與理論設(shè)定值進行對比，分析出集卡20或集裝箱30相對于起重 機的定位誤差值(步驟S12);
f) 利用計算機系統(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)，以供集卡司機根據(jù)誤差值調(diào)整集卡；
為了便于司機進行理解，精確定位較佳地包括步驟
g)利用計算機系統(tǒng)112將定位誤差值傳輸?shù)狡鹬貦C邏輯控制單元16，起重 機邏輯控制單元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)于起重機裝卸位前方的提醒指示牌上(步驟S16):
此外，起重機10的外部集卡身份識別系統(tǒng)可將停在起重機10下的集卡20 的身份信息及檢測結(jié)果通知起重機邏輯控制單元16 (步驟S14)，起重機邏輯 控制單元16根據(jù)從外部集卡身份識別系統(tǒng)獲得的信息，在提醒指示牌115指 示司機是否錯道，即進入錯誤的起重機。在裝卸完成后，提醒指示牌115上的 離開指示燈指示司機離開裝卸位。
通過誤差顯示屏114和提醒指示牌115，構(gòu)成一個比較全面、詳細的指示 體系，集卡司機結(jié)合觀察誤差值顯示屏114及提醒指示牌115的信息，完成從 對位到離開的全過程。
以下結(jié)合圖7 圖9說明在步驟e)中，定位誤差值的計算方法
將沿大車軌道方向定義為X方向，沿小車運動方向定義為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，在精確定位開始后，起重機前、后橫梁的兩 側(cè)激光掃描設(shè)備111a llld對集卡(集裝箱)進行不間斷掃描，測得集卡(集 裝箱)的輪廓信息a'b'c'd'(未偏轉(zhuǎn))或者^'1)''(:〃￡1〃(偏轉(zhuǎn))，如圖9所示。通過 計算可以得到集卡(集裝箱)的高度、在XY平面的中心坐標(biāo)B(X，Y)，然后參 照計算機系統(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 ，并實時更新。
由于集卡(集裝箱)本身已經(jīng)在起重機作業(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的自動定位系統(tǒng)進行處理，而AY作為提供給起 重機自動定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。故針對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)明另一個實施例中，在步驟d)中可僅通過分別設(shè)在起重機前、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，通過計算機系統(tǒng)計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。
以上的實施例說明僅為本發(fā)明的較佳實施例說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可依據(jù) 本發(fā)明的上述實施例說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.集裝箱起重機的集卡車對位系統(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)于起重機裝卸位上方，用于實時拍攝集卡車圖像；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；圖像處理計算機，與視頻采集卡連接，用于將預(yù)存的起重機模擬吊具輪廓合成在所述數(shù)字圖像內(nèi)，并通過一第一傳輸網(wǎng)絡(luò)實時輸出合成的圖像；多媒體同步控制卡，連接于圖像處理計算機，用于控制圖像的同步輸出；顯示屏控制器，通過第一傳輸網(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，并通過一第二傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸給一計算機系統(tǒng)；計算機系統(tǒng)，對所述輪廓信息進行數(shù)據(jù)過濾、特征擬合，并與理論設(shè)定值進行對比，分析出所述集卡或所述集裝箱相對于起重機的定位誤差值；誤差顯示屏，設(shè)于起重機裝卸位前方，并連接于計算機系統(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的集卡車對位系統(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算機的第一網(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的集卡車對位系統(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算機系統(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的集卡車對位系統(tǒng)，其特征在于， 還包括一設(shè)于起重機裝卸位前方的提醒指示牌； 所述計算機系統(tǒng)還與起重機邏輯控制單元連接，用于將所述定位誤差值傳 輸?shù)狡鹬貦C邏輯控制單元；起重機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的集卡車對位系統(tǒng)，其特征在于， 包括兩個圖像攝像設(shè)備，分別設(shè)于起重機大梁上和起重機橫梁上，從不同角度 拍攝兩個集卡車圖像，并利用所述圖像處理計算機切換輸出兩個集卡車圖像， 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的集卡車對位系統(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的集卡車對位系統(tǒng)，其特征在于， 包括四套激光掃描設(shè)備，在起重機前、后橫梁上各設(shè)有兩套激光掃描設(shè)備，分 別對應(yīng)集卡車的四個角，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)、沿小車運行方向的坐標(biāo)和偏轉(zhuǎn)角度。
8. 集裝箱起重機的集卡車對位方法，其特征在于，包括 預(yù)定位，其包括如下步驟a) 當(dāng)集卡車停在起重機裝卸位下方時，由設(shè)于起重機上的圖像攝像設(shè)備實 時拍攝集卡車圖像；b) 利用視頻采集卡采集所述圖像攝像設(shè)備實時拍攝的集卡車圖像，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，傳輸?shù)揭粓D像處理計算機內(nèi)；c) 利用所述圖像處理計算機將預(yù)存的起重機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時輸出到設(shè)于起重機裝卸位前方的圖像顯示屏 上，以供集卡司機根據(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)于起重機前、后橫梁上的激光掃描設(shè)備進行三 維掃描，采集集卡或集卡上集裝箱的輪廓信息，并傳輸給一計算機系統(tǒng)；e) 利用所述計算機系統(tǒng)對所述輪廓信息進行數(shù)據(jù)過濾、特征擬合，并與理 論設(shè)定值進行對比，分析出所述集卡或所述集裝箱相對于起重機的定位誤差 值；f) 利用所述計算機系統(tǒng)將所述定位誤差值傳輸?shù)皆O(shè)于起重機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的集卡車對位方法，其特征在于， 在所述步驟C)中，利用連接于所述圖像處理計算機的第一網(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的集卡車對位方法，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算機系統(tǒng)之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)組成第二傳輸網(wǎng)絡(luò)來傳輸所 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的集卡車對位方法，其特征在于， 在所述步驟a)中，利用設(shè)于起重機大梁上和橫梁上的兩個圖像攝像設(shè)備，從不 同角度拍攝兩個集卡車圖像，并利用所述圖像處理計算機切換輸出兩個集卡車 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的集卡車對位方法，其特征在于， 所述的精確定位還包括步驟g)利用所述計算機系統(tǒng)將所述定位誤差值傳輸?shù)狡鹬貦C邏輯控制單元，起 重機邏輯控制單元根據(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的集卡車對位方法，其特征在于， 在所述步驟d)中，通過分別設(shè)在起重機前、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，通過計算機系統(tǒng)計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的集卡車對位方法，其特征在于，在所述步驟d)中，通過對應(yīng)于集卡車四個角的四個激光掃描設(shè)備掃描并計算出 集裝箱的中心位置B(X,Y)，并在所述步驟e)中，通過計算機系統(tǒng)將所述中心位 置B(X,Y)與理論中心位置A(X',Y')比較，計算出沿大車軌道方向的偏差A(yù)X=X-X'、沿小車運行方向的偏差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)明公開一種集裝箱起重機的集卡車對位系統(tǒng)和方法，利用設(shè)于起重機裝卸位上方的圖像攝像設(shè)備實時拍攝集卡車圖像，將其傳輸給圖像處理計算機，后者將預(yù)存的起重機模擬吊具輪廓合成在數(shù)字圖像內(nèi)，并通過網(wǎng)絡(luò)實時輸出合成的圖像至顯示屏控制器，控制設(shè)于起重機裝卸位前方集卡司機視野內(nèi)的顯示屏顯示合成圖像，幫助司機完成集卡預(yù)定位；之后利用在起重機前、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，并通過傳輸給一計算機系統(tǒng)，對輪廓信息進行數(shù)據(jù)過濾、特征擬合，并與理論設(shè)定值進行對比，分析出集卡或集裝箱相對于起重機的定位誤差值，并將其傳輸給設(shè)于起重機裝卸位前方的誤差顯示屏顯示，幫助司機完成集卡精確定位。
文檔編號B66C13/16GK101096262SQ20061002823
公開日2008年1月2日 申請日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者劍 夏, 洪 田, 國 費 申請人:上海振華港口機械(集團)股份有限公司