CN107445067A - 集装箱轮胎吊自动装卸系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及集装箱轮胎吊自动装卸系统,通过设置于集装箱吊具上的双目视觉传感器组完成对待装卸集装箱不同角度图像信息的采集,将摄取到的被装卸集装箱的两个角度的图像传送到控制系统的主控计算机,主控计算机通过对两幅图像的处理,得到被装卸集装箱所在的三维空间位置并判断吊具与被装卸集装箱的距离,并根据上述处理结果发出控制指令,以控制大车行走、小车行走、卷扬机构升降模块和集装箱吊具装夹,可以完成对集装箱的识别、定位和自动装卸。
Description
技术领域
本发明涉及集装箱起重机的作业生产技术领域,尤其涉及一种对集装箱自动装卸作业的集装箱轮胎吊自动装卸系统。
背景技术
随着全球经济的发展,集装箱运输在全球范围内迅速增长,集装箱起重运输机械在现代物流、国民生产各领域中发挥着极其重要的作用。集装箱起重机装卸过程中,调整吊具到合适位置以便能抓取集装箱这一过程是集装箱起重机驾驶员最费时最累的过程。新的驾驶员往往要多次调整起重机大车、小车,才能使吊具抓住集装箱。即使熟练的司机也需要几次调整吊具来抓取集装箱。在这一过程中,驾驶员是从起重机驾驶室低头向下看。这很容易使驾驶员产生疲劳。另一方面,随着集装箱运输业的快速发展,集装箱装卸作业的量也越来越大。尤其在海运港口等一些繁忙的地方,要求集装箱能高效的完成装卸作业。按照传统的集装箱起重机驾驶员来调整吊具与集装箱的相对位置,这就很难达到高效准确的要求。
在集装箱实际装卸作业过程中,需要不断调整集装箱轮胎吊的吊具来完成与集装箱锁孔的对接。该操作过程难度较大,控制精度要求高,使集装箱装卸效率低下,现有的定位技术以及控制方案,无法实现港口或集装箱堆放场的智能化改造。
发明内容
本发明旨在提供一种集装箱轮胎吊自动装卸系统,以解决现有港口或集装箱堆放场无法实现智能化作业的问题。
具体方案如下:集装箱轮胎吊自动装卸系统,包括大车、小车以及集装箱吊具;该大车设有大车行走装置以及小车轨道,该大车行走装置用于移动该大车,该小车设于该小车轨道上并通过一小车行走装置驱动以能沿该小车轨道移动;该小车上设有起升机构,该起升机构包括钢丝绳组以及与之连接的卷扬机;该集装箱吊具通过该钢丝绳组悬吊于该小车上,该卷扬机控制该钢丝绳组收放以实现集装箱吊具的举升以及降落;还包括控制系统以及视觉定位系统;该视觉定位系统包括吊具双目视觉传感器组,该吊具双目视觉传感器组包括设于该集装箱吊具相对两侧的第一吊具视觉传感器以及第二吊具视觉传感器;该控制系统分别连接至该视觉定位系统、大车行走装置、小车行走装置、卷扬机以及集装箱吊具,通过该双目视觉传感器组得到被装卸集装箱所在的三维空间位置并判断集装箱吊具与被装卸集装箱的距离,后发出控制指令控制该大车行走装置、小车行走装置、卷扬机以及集装箱吊具工作,以完成对集装箱的识别、定位和自动装卸作业。
进一步的,该控制系统包括控制主机、嵌入式控制模块;该嵌入式控制模块设于该小车上,且电连接至该视觉定位系统、大车行走装置、小车行走装置、卷扬机以及集装箱吊具;还包括一无线传输系统,该无线传输系统包括分别连接至该控制主机和嵌入式控制模块的主机无线通讯单元以及嵌入无线通讯单元;该嵌入式控制模块通过该无线传输系统与该控制主机通讯连接,以实现图像信息的发送以及控制指令的接收。
进一步的,该控制系统还连接有一红外传感器,该红外传感器设于该大车的底端,以用于检测集装箱运输车是否进入并停止于该大车的集装箱装卸位置。
进一步的,该大车包括一门字形的龙门架,该小车轨道设于该龙门架的顶端,该大车行走装置包括设于该龙门架长度方向相对两侧的滚轮组;每一滚轮组均包括设于龙门架底端的两滚轮,其中一滚轮传动连接有一转动驱动电机以及一转向驱动电机以作为驱动轮,则另一滚轮为从动轮。
进一步的,该小车行走装置设于该小车内,以用于驱动该小车的滚轮,使小车沿小车轨道移动;该集装箱吊具上设有装夹装置,以用于对接被装卸集装箱的锁孔。
该技术方案进一步的优化方案为:该视觉定位系统还包括一钢丝绳组视觉传感器;该钢丝绳组视觉传感器设于该小车上,且其摄像头朝下钢丝绳组方向设置,以用于检测该钢丝绳组的偏摆运动;以在集装箱吊具运动过程中,控制系统根据钢丝绳组视觉传感器实时检测集装箱吊具位移偏差,同步修正控制指令。
进一步的,该钢丝绳组视觉传感器的摄像头垂直于小车轨道长度方向,以用于检测小车沿该小车轨道移动过程中,该集装箱吊具偏摆位移。
进一步的,该钢丝绳组包括多根悬吊钢缆、一连接件以及一卷扬钢缆;该集装箱吊具上对应每一该悬吊钢缆均设有一滑轮件,每一该悬吊钢缆一端设于小车的底部,另一端穿过其对应的滑轮件而后固定于该连接件上;而后该卷扬钢缆一端连接于该连接件上并另一端设于该卷扬机上,以通过该卷扬机控制该钢丝绳组的收放;该钢丝绳组视觉传感器设于该卷扬机的下方,且摄像头朝向该卷扬钢缆方向设置,以通过该卷扬钢缆偏摆检测集装箱吊具位移偏差。
本发明的技术方案,通过设置于集装箱吊具上的双目视觉传感器组完成对待装卸集装箱不同角度图像信息的采集,将摄取到的被装卸集装箱的两个角度的图像传送到控制系统的主控计算机,主控计算机通过对两幅图像的处理,得到被装卸集装箱所在的三维空间位置并判断吊具与被装卸集装箱的距离,并根据上述处理结果发出控制指令,以控制大车行走、小车行走、卷扬机构升降模块和集装箱吊具装夹,可以完成对集装箱的识别、定位和自动装卸。
在本发明的进一步技术方案中,该控制系统分解为控制主机以及嵌入式控制模块,该控制主机与嵌入式控制模块通过无线传输系统通讯连接,实现了将图像处理以及控制程序运行等计算工作量大、系统稳定性及性能要求高的运算过程由控制主机完成,嵌入式控制模块直接完成控制指令的执行即可,系统优化程度高、设备成本低,且一台控制主机可控制多个集装箱自动装卸。
在本发明更进一步的技术方案中,该视觉检测系统还具有一用于检测钢丝绳偏摆晃动的钢丝绳视觉传感器,通过对钢丝绳视觉检测,测得集装箱吊具移动过程中位移偏差,进而实时修正控制指令,实现集装箱吊具高效、高精度快速连接待装卸集装箱。
附图说明
图1示出了本发明实施例角度一结构示意图;
图2示出了本发明实施例角度二结构示意图;
图3示出了集装箱吊具结构示意图;
图4示出了小车结构示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例,本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分,其主要用以说明实施例,并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容,本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制,而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
结合图1和图2所示,该实施例提供了一种集装箱轮胎吊自动装卸系统,包括大车1、小车2以及集装箱吊具4。
该大车1包括一门字形的龙门架,该龙门架的顶端设有一小车轨道11,该小车2设有与该小车轨道11适配的滚轮机构,并通过该小车轨道11安装于该大车1的龙门架上。
在该大车1的龙门架长度方向上相对两侧的底端,分别设有一滚轮组3,两该滚轮组3组成用于移动该大车1的大车行走装置。每一滚轮组3均一驱动轮32以及一从动轮31,该驱动轮32以及从动轮31均包括有一滚轮,其该驱动轮32还包括一转动驱动电机321以及一转向驱动电机322,以驱动该驱动轮32的滚轮转动以及转向,实现了该大车1整体的移动。
优选的,该大车1的底端还设有红外传感器(图中未示出),该红外传感器设于该大车1龙门架的两竖向设置的支架之间,以用于检测集装箱运输车50或集装箱5是否进入并停止于该大车1的集装箱装卸位置,以启动或截止自动装卸功能。
该小车2内设有与小车的滚轮传动连接的小车行走装置23,以用于驱动该小车2的滚轮,使小车2能沿小车轨道11移动;且该集装箱吊具4通一钢丝绳组25悬挂于该小车2的下方,以实现沿该小车轨道11的移动;该小车2上还设有连接至该钢丝绳组25的卷扬机24,该卷扬机24与该钢丝绳组25组成一起升机构,该集装箱吊具4通过该钢丝绳组25悬吊于该小车2上,该卷扬机24控制该钢丝绳组25的收放以实现集装箱吊具4的举升以及降落;该集装箱吊具4的底端还可设有有一装夹装置(图中未示出),以用于对接被装卸集装箱5的锁孔,进而实现了集装箱5的装夹以及搬运。
再结合图3和图4,该实施例还包括视觉定位系统,该视觉定位系统包括钢丝绳视觉传感器26以及吊具双目视觉传感器组,该吊具双目视觉传感器组包括设于该集装箱吊具4相对两侧的第一吊具视觉传感器41以及第二吊具视觉传感器42;该钢丝绳组视觉传感器26设于该小车2的底面上,且该钢丝绳视觉传感器26的摄像头朝下钢丝绳组25的方向设置,以用于检测该钢丝绳组25的偏摆运动或偏摆角度。
为实现集装箱轮胎吊自动装卸系统的自动控制,该实施例还具有一控制系统,该控制系统包括一控制主机(图中未示出)以及一嵌入式控制模块22。该实施例中,该控制主机设于控制机房内,在该嵌入式控制模块22设于该小车2上,且该嵌入式控制模块22分别电连接至该视觉定位系统的钢丝绳视觉传感器26、第一吊具视觉传感器41以及第二吊具视觉传感器42,以实现视觉图像的采集;该嵌入式控制模块22还电连接至大车行走装置的转动驱动电机321以及一转向驱动电机322、小车行走装置23、卷扬机24以及集装箱吊具4上的装夹装置,以实现对该集装箱吊具4位置以及工作状态的控制;该红外传感器也连接至该嵌入式控制模块22上。
由于该控制主机设于控制机房内,该嵌入式控制模块22设于小车2上,该实施例还设有一无线传输系统,该无线传输系统包括连接至该控制主机的主机无线通讯单元(图中未示出)和连接至该嵌入式控制模块22上的嵌入无线通讯单元21;该嵌入式无线通信单元22与该主机无线通讯单元通讯连接,以使该嵌入式控制模块22通过该无线传输系统与该控制主机通讯连接,以实现将采集到的所有图像信息的发送至该控制主机,由该控制主机运算处理,并接收该控制主机发出的控制指令,以控制集装箱吊具4运动。
该实施例的工作过程如下:
首先,该嵌入式控制模块22通过红外传感器检测到被装卸集装箱5进入集装箱装卸位置;后,启动该双目视觉传感器组,得到该集装箱5不同视角图像信息;
其次,该嵌入式控制模块22将双目视觉传感器组的图像信息通过无线传输系统发送至控制主机,该控制主机通过对两幅图像的处理,得到被装卸集装箱5所在的三维空间位置并判断集装箱吊具4与被装卸集装箱5的距离;并根据上述处理结果向安装于小车2上的嵌入式控制模块22发出控制指令;
再次,该嵌入式控制模块22控制该大车行走装置、小车行走装置23、卷扬机24工作,以移动该以及集装箱吊具4;在集装箱吊具4移动过程中,该钢丝绳组视觉传感器26实时监测钢丝绳组的偏摆,并将该图像发送至控制主机,以同步修正控制指令,直至集装箱吊具4对准集装箱5上的卡孔,以完成对集装箱5的识别、定位和自动装卸作业。
优选的,由于集装箱吊具4的移动以小车2的移动为主,该钢丝绳组视觉传感器26的摄像头垂直于小车轨道11的长度方向,以用于检测小车2沿该小车轨道11移动过程中,该集装箱吊具4偏摆位移。
为实现该钢丝绳组视觉传感器26监测精度的优化:该钢丝绳组25包括四根悬吊钢缆251、一连接件253以及一卷扬钢缆252,该集装箱吊具4上的四个边角位置对应每一该悬吊钢251缆均设有一滑轮件43;每一该悬吊钢缆251的一端固定设置于小车2的底部,另一端穿过其对应的滑轮件43而后固定于该连接件253上;而后该卷扬钢缆252一端连接于该连接件253上并另一端设于该卷扬机254上,以通过该卷扬机254控制该卷扬钢缆252收放,实现对钢丝绳组25的收放。
该实施例中,该钢丝绳组视觉传感器26设于该卷扬机24的下方,且摄像头朝向该卷扬钢缆252方向设置,以通过该卷扬钢缆252偏摆检测集装箱吊具4位移偏差。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化,均为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.集装箱轮胎吊自动装卸系统,包括大车、小车以及集装箱吊具;
该大车设有大车行走装置以及小车轨道,该大车行走装置用于移动该大车,该小车设于该小车轨道上并通过一小车行走装置驱动以能沿该小车轨道移动;
该小车上设有起升机构,该起升机构包括钢丝绳组以及与之连接的卷扬机;该集装箱吊具通过该钢丝绳组悬吊于该小车上,该卷扬机控制该钢丝绳组收放以实现集装箱吊具的举升以及降落;
其特征在于:还包括控制系统以及视觉定位系统;
该视觉定位系统包括吊具双目视觉传感器组,该吊具双目视觉传感器组包括设于该集装箱吊具相对两侧的第一吊具视觉传感器以及第二吊具视觉传感器;
该控制系统分别连接至该视觉定位系统、大车行走装置、小车行走装置、卷扬机以及集装箱吊具,通过该双目视觉传感器组得到被装卸集装箱所在的三维空间位置并判断集装箱吊具与被装卸集装箱的距离,后发出控制指令控制该大车行走装置、小车行走装置、卷扬机以及集装箱吊具工作,以完成对集装箱的识别、定位和自动装卸作业。
2.根据权利要求1所述的集装箱轮胎吊自动装卸系统,其特征在于:该控制系统包括控制主机和嵌入式控制模块;该嵌入式控制模块设于该小车上,且电连接至该视觉定位系统、大车行走装置、小车行走装置、卷扬机以及集装箱吊具;
还包括一无线传输系统,该无线传输系统包括分别连接至该控制主机和嵌入式控制模块的主机无线通讯单元以及嵌入无线通讯单元;该嵌入式控制模块通过该无线传输系统与该控制主机通讯连接,以实现图像信息的发送以及控制指令的接收。
3.根据权利要求1所述的集装箱轮胎吊自动装卸系统,其特征在于:该控制系统还连接有一红外传感器,该红外传感器设于该大车的底端,以用于检测集装箱运输车是否进入并停止于该大车的集装箱装卸位置。
4.根据权利要求1所述的集装箱轮胎吊自动装卸系统,其特征在于:该大车包括一门字形的龙门架,该小车轨道设于该龙门架的顶端,该大车行走装置包括设于该龙门架长度方向相对两侧的滚轮组;每一滚轮组均包括设于龙门架底端的两滚轮,其中一滚轮传动连接有一转动驱动电机以及一转向驱动电机以作为驱动轮,则另一滚轮为从动轮。
5.根据权利要求1所述的集装箱轮胎吊自动装卸系统,其特征在于:该小车行走装置设于该小车内,以用于驱动该小车的滚轮,使小车沿小车轨道移动;该集装箱吊具上设有装夹装置,以用于对接被装卸集装箱的锁孔。
6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的集装箱轮胎吊自动装卸系统,其特征在于:该视觉定位系统还包括一钢丝绳组视觉传感器;该钢丝绳组视觉传感器设于该小车上,且其摄像头朝下钢丝绳组方向设置,以用于检测该钢丝绳组的偏摆运动。
7.根据权利要求6所述的集装箱轮胎吊自动装卸系统,其特征在于:该钢丝绳组视觉传感器的摄像头垂直于小车轨道长度方向,以用于检测小车沿该小车轨道移动过程中,该集装箱吊具偏摆位移。
8.根据权利要求6所述的集装箱轮胎吊自动装卸系统,其特征在于:该钢丝绳组包括多根悬吊钢缆、一连接件以及一卷扬钢缆;
该集装箱吊具上对应每一该悬吊钢缆均设有一滑轮件,每一该悬吊钢缆一端设于小车的底部,另一端穿过其对应的滑轮件而后固定于该连接件上;而后该卷扬钢缆一端连接于该连接件上并另一端设于该卷扬机上,以通过该卷扬机控制该钢丝绳组的收放;
该钢丝绳组视觉传感器设于该卷扬机的下方,且摄像头朝向该卷扬钢缆方向设置,以通过该卷扬钢缆偏摆检测集装箱吊具位移偏差。
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