CN108217462B - 一种基于增强现实测量技术的智能起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于增强现实测量技术的智能起重机，包括摄像装置、处理装置、自动控制装置、手动控制装置、架台、梁架、架脚、吊具，起重机用于集装箱吊装，处理装置中设置有基于增强现实的测量系统，第一摄像头设置有虚拟基准点，虚拟基准点同步于处理装置，手动控制装置用于控制第一摄像头进行集装箱实景摄取并记录，处理装置基于集装箱实景驱动自动控制装置控制第一摄像头基于虚拟基准点进行集装箱顶面边长的测量，处理装置通过测量量确定集装箱顶面边长的中点以确定集装箱顶面的中心位置，处理装置驱动自动控制装置控制吊具滑动至集装箱顶面的中心位置对应的上方位置。

Description

一种基于增强现实测量技术的智能起重机

技术领域

本发明涉及码头运输领域以及货物装卸领域，尤其涉及一种基于增强现实测量技术的起重机工作方法及系统。

背景技术

世界集装箱运输的旺盛需求和集装箱港口吞吐量不断增长，对集装箱装卸技术装备和装卸技术工艺提出了更新更高的要求，迫切需要开发设计高效率的集装箱装卸设备，以满足集装箱运输规模化、高速化和自动化对码头装卸生产率的要求。90年代以来，随着全球经济和贸易的增长，集装箱运量激增，在强大的运输要求和良好的技术经济效益的推动下，岸边起重机械高新技术特别是自动化控制技术得到了全面发展，但是，目前使用的集装箱码头的装卸系统中，存在着如下的问题。一般而言，集装箱码头可以分为码头前方(岸边)和码头后方(堆场)两部分，码头前方的岸边起重机用于将集装箱从集装箱船上装卸，码头后方的堆场用于堆放集装箱。对于堆场集装箱的布置，由两种方案，一种是堆场集装箱的方向平行于船上集装箱的方向，此处的集装箱方向指集装箱的长轴方向。另一种近年来时堆场集装箱方向不同于船上集装箱的方向，近年来，为了提高堆场起重机的利用率，同时也提高堆场的工作效率，通常采用如下的第二种方法布置集装箱，即：集装箱船上的集装箱方向垂直于堆场的集装箱方向。对于堆场至岸边起重机之间的运输，目前，所采用的方法是由内燃机驱动的水平运输车进行码头前方和后方之间的运输，即对于卸船而言，岸边起重机将集装箱从船上装到水平运输车上，再由水平运输车将集装箱运送到堆场区域，由堆场起重机将集装箱从车上吊起，排列到堆场上。对于货柜车而言，由堆场起重机将集装箱从堆场上吊起，放到车上，再由水平运输车将集装箱运送到岸边起重机下方，由岸边起重机完成装车。

发明内容

发明目的：

针对上述问题，本发明提供一种基于增强现实测量技术的智能起重机。

技术方案：

一种基于增强现实测量技术的智能起重机，包括：摄像装置、处理装置、自动控制装置、手动控制装置、架台、梁架、架脚、吊具，所述梁架分为一组长梁架以及一组短梁架，所述摄像装置包括两个第一摄像头，所述第一摄像头分别安装于一条长梁架以及一条短梁架，所述第一摄像头与所述手动控制装置连接，所述处理装置与所述摄像装置连接，所述吊具与所述自动控制装置连接，所述起重机用于集装箱吊装，所述处理装置中设置有基于增强现实的测量系统，所述第一摄像头设置有虚拟基准点，所述虚拟基准点同步于所述处理装置，所述手动控制装置用于控制所述第一摄像头进行集装箱实景摄取并记录，所述处理装置基于所述集装箱实景驱动所述自动控制装置控制所述第一摄像头基于所述虚拟基准点进行所述集装箱顶面边长的测量，所述处理装置通过所述测量量确定所述集装箱顶面边长的中点以确定所述集装箱顶面的中心位置，所述处理装置驱动所述自动控制装置控制所述吊具滑动至所述集装箱顶面的中心位置对应的上方位置。

作为本发明的一种优选方式，所述摄像装置包括所述第二摄像头，所述第二摄像头设置于所述吊具的中心，所述第二摄像头也设置有虚拟基准点，所述虚拟基准点同步于所述处理装置。

作为本发明的一种优选方式，所述处理装置根据所述集装箱顶面边长计算半长度，所述半长度包括所述集装箱顶面长边的半长度以及短边的半长度。

作为本发明的一种优选方式，所述处理装置驱动所述自动控制装置控制所述吊具从长边一端沿长边开始移动，所述处理装置利用所述第二摄像头基于所述虚拟基准点进行所述吊具移动距离的测量，并判断所述移动距离是否达到所述长边的半长度，若是，则所述处理装置判断所述吊具已经到达所述长边的中点，所述处理装置驱动所述自动控制装置控制所述吊具从当前位置沿所述短边方向移动，所述处理装置利用所述第二摄像头基于所述虚拟基准点进行所述吊具移动距离的测量，并判断所述移动距离是否达到所述短边的半长度，若是，则所述处理装置判断所述吊具已经滑动至所述集装箱顶面的中心位置对应的上方位置。

作为本发明的一种优选方式，所述架台底面设置有导轨机构，所述吊具设置于所述导轨机构。

作为本发明的一种优选方式，所述吊具包括钢缆绳、缠绕辊、滑动器以及电磁吸盘，所述滑动器用于连接所述导轨机构，所述钢缆绳缠绕于所述缠绕辊，所述缠绕辊用于收放所述钢缆绳，所述钢缆绳用于连接所述电磁吸盘，所述电磁吸盘用于吸附所述集装箱。

作为本发明的一种优选方式，还包括车轮以及滑轨，所述滑轨设置于地面上，所述滑轨的长度是所述短梁架长度的两倍，所述车轮设置于所述滑轨，所述滑轨一端为集装箱堆放区，另一端为集装箱装箱区，所述集装箱装箱区设置有货柜车车位，所述车位为纵向车位。

作为本发明的一种优选方式，所述处理装置将起重机的架台脚作为基准面。

作为本发明的一种优选方式，所述第一摄像头还用于拍摄包括货柜车与基准面的实景以及集装箱与基准面的实景，所述货柜车与基准面的实景用于确定货柜车与基准面的测量基点，所述集装箱与基准面的实景用于确定集装箱与基准面的测量基点，所述处理装置利用所述第一摄像头基于所述虚拟基准点进行货柜车到基准面距离的测量。

作为本发明的一种优选方式，所述处理装置驱动所述自动控制装置控制所述吊具滑动，所述处理装置利用所述第一摄像头基于所述虚拟基准点进行所述集装箱移动距离的测量，所述处理装置判断所述集装箱移动距离是否达到所述货柜车到基准面距离，若是，则驱动所述自动控制装置进行集装箱装车。

本发明实现以下有益效果：

1.通过增强现实技术进行长度、距离的测量，并根据测量值进行数据处理及分析，并根据分析结果进行自动化的吊具操控；

2.通过增强现实技术进行吊具操作，大大增加了集装箱操作的精准度，减少了操作员的工作压力，减小误差。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明起重机示意图；

图2为架台仰视图；

图3为吊具示意图；

图4为吊具仰视图；

图5为本发明系统框架图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一：

参考图为图1-5。一种基于增强现实测量技术的智能起重机，包括：摄像装置1、处理装置2、自动控制装置3、手动控制装置4、架台5、梁架6、架脚7、吊具8，所述梁架6分为一组长梁架以及一组短梁架，所述摄像装置1包括两个第一摄像头101，所述第一摄像头101分别安装于一条长梁架以及一条短梁架，所述第一摄像头101与所述手动控制装置4连接，所述处理装置2与所述摄像装置1连接，所述吊具8与所述自动控制装置3连接，所述起重机用于集装箱吊装，所述处理装置2中设置有基于增强现实的测量系统，所述第一摄像头101设置有虚拟基准点，所述虚拟基准点同步于所述处理装置2，所述手动控制装置4用于控制所述第一摄像头101进行集装箱实景摄取并记录，所述处理装置2基于所述集装箱实景驱动所述自动控制装置3控制所述第一摄像头101基于所述虚拟基准点进行所述集装箱顶面边长的测量，所述处理装置2通过所述测量量确定所述集装箱顶面边长的中点以确定所述集装箱顶面的中心位置，所述处理装置2驱动所述自动控制装置3控制所述吊具8滑动至所述集装箱顶面的中心位置对应的上方位置。

作为本发明的一种优选方式，所述摄像装置1包括所述第二摄像头102，所述第二摄像头102设置于所述吊具8的中心，所述第二摄像头102也设置有虚拟基准点，所述虚拟基准点同步于所述处理装置2。

作为本发明的一种优选方式，所述处理装置2根据所述集装箱顶面边长计算半长度，所述半长度包括所述集装箱顶面长边的半长度以及短边的半长度。

作为本发明的一种优选方式，所述处理装置2驱动所述自动控制装置3控制所述吊具8从长边一端沿长边开始移动，所述处理装置2利用所述第二摄像头102基于所述虚拟基准点进行所述吊具8移动距离的测量，并判断所述移动距离是否达到所述长边的半长度，若是，则所述处理装置2判断所述吊具8已经到达所述长边的中点，所述处理装置2驱动所述自动控制装置3控制所述吊具8从当前位置沿所述短边方向移动，所述处理装置2利用所述第二摄像头102基于所述虚拟基准点进行所述吊具8移动距离的测量，并判断所述移动距离是否达到所述短边的半长度，若是，则所述处理装置2判断所述吊具8已经滑动至所述集装箱顶面的中心位置对应的上方位置。

在具体实施过程中，所述处理装置2设置有增强现实技术的测量系统，通过光学校准进行长度以及距离的测量。操作员通过所述手动控制装置4控制所述第一摄像头101拍摄集装箱长边，并根据拍摄图像确定所述长边的两端为起始点以及终点，所述处理装置2向所述自动控制装置3发送长边测量指令，所述自动控制装置3根据所述长边测量指令控制所述第一摄像头101基于虚拟基准点从所述起始点开始沿直线向所述终点转动，所述处理装置2利用增强现实测量系统根据目标点沿着所述起始点到终点的移动距离计算所述长边的距离，所述处理装置2通过与上述方法相同的步骤测算所述集装箱短边的距离。在所述处理装置2测算完长边以及短边长度后，例如，长边为40英尺，短边为8英尺，所述处理装置2计算长边以及短边的半长，即20英尺、4英尺，基于所述20英尺以及4英尺的半长度，所述处理装置2根据所述半长度确定所述长边以及短边的中点，从而判断出所述集装箱顶面的面中心，面中心与短边中点的连线与长边平行，方向一致。所述处理装置2向所述自动控制装置3发送移动指令，所述自动控制装置3控制吊具8沿所述长边测量起始点以及终点连线移动，所述处理装置2利用所述第二摄像头102基于虚拟基准点测量所述吊具8的实时移动距离，当所述处理装置2判断所述吊具8实时移动距离达到20英尺时，所述处理装置2判断所述吊具8移动至所述长边中点处，当所述吊具8移动英尺距离至所述长边的中点处时，所述自动控制装置3控制所述吊具8沿着短边的方向控制所述吊具8向所述面中心移动4英尺的距离，当所述吊具8移动4英尺距离至所述面中心时，所述吊具8移动至目标位置，所述目标位置即所述吊具8中心与所述集装箱顶面的面中心对应的位置，在所述目标位置，吊具8可以完全覆盖所述集装箱。

实施例二：

参考图为图3、图4。针对实施例一，本实施例的不同点在于：

作为本发明的一种优选方式，所述架台5底面设置有导轨机构9，所述吊具8设置于所述导轨机构9。

作为本发明的一种优选方式，所述吊具8包括钢缆绳10、缠绕辊11、滑动器12以及电磁吸盘13，所述滑动器12用于连接所述导轨机构9，所述钢缆绳10缠绕于所述缠绕辊11，所述缠绕辊11用于收放所述钢缆绳10，所述钢缆绳10用于连接所述电磁吸盘13，所述电磁吸盘13用于吸附所述集装箱。

作为本发明的一种优选方式，还包括车轮14以及滑轨15，所述滑轨15设置于地面上，所述滑轨15的长度是所述短梁架长度的两倍，所述车轮14设置于所述滑轨15，所述滑轨15一端为集装箱堆放区，另一端为集装箱装箱区，所述集装箱装箱区设置有货柜车车位，所述车位为纵向车位。

在具体实施过程中，当所述吊具8移动至所述目标位置时，所述处理装置2控制所述缠绕辊11旋转释放钢缆绳10以及电磁吸盘13，所述电磁吸盘13吸附所述集装箱，所述处理装置2控制所述缠绕辊11反向旋转将回收钢缆绳10以及电磁吸盘13，从而吊起所述集装箱。当所述处理装置2判断集装箱起吊完成时，所述处理装置2向所述驱动电机发送驱动指令，所述驱动电机控制所述车轮14在所述滑轨15上滑动，并滑动至所述滑轨15尾端，所述架台5面滑动至所述车位上方。所述处理装置2控制所述缠绕辊11旋转释放钢缆绳10以及电磁吸盘13，从而进行集装箱装车的工作。

实施例三：

参考图为图1。针对实施例一，本实施例的不同点在于：

作为本发明的一种优选方式，所述处理装置2将起重机的架台脚作为基准面。

作为本发明的一种优选方式，所述第一摄像头101还用于拍摄包括货柜车与基准面的实景以及集装箱与基准面的实景，所述货柜车与基准面的实景用于确定货柜车与基准面的测量基点，所述集装箱与基准面的实景用于确定集装箱与基准面的测量基点，所述处理装置2利用所述第一摄像头101基于所述虚拟基准点进行货柜车到基准面距离的测量。

作为本发明的一种优选方式，所述处理装置2驱动所述自动控制装置3控制所述吊具8滑动，所述处理装置2利用所述第一摄像头101基于所述虚拟基准点进行所述集装箱移动距离的测量，所述处理装置2判断所述集装箱移动距离是否达到所述货柜车到基准面距离，若是，则驱动所述自动控制装置3进行集装箱装车。

在具体实施过程中，所述基准面用于进行光学校准，操作员通过所述手动控制装置4控制所述第一摄像头101拍摄包括货柜车与基准面的图像，操作员在所述图像上确定所述货柜车与基准面上的测量基点，所述处理装置2根据所述货柜车的基点以及基准面的基点驱动所述控制指令控制所述第一摄像头101沿着所述测量基点移动并基于所述虚拟基准点测量所述货柜车到所述基准面的距离。所述处理装置2向所述自动控制装置3发送控制指令，所述自动控制装置3控制所述吊具8滑动，同时，操作员通过所述手动控制装置4控制所述第一摄像头101拍摄包括集装箱与基准面的图像，操作员在所述图像上确定所述集装箱与基准面上的测量基点，所述处理装置2根据所述集装箱与基准面上的测量基点利用所述第一摄像头101基于所述虚拟基准点测量所述集装箱与基准面的距离，所述处理装置2判断所述货柜车距基准面的距离是否与所述集装箱距基准面的距离一致，若否，则继续控制所述吊具8滑动；若是则所述处理装置2驱动所述自动控制装置3进行集装箱装车工作。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于增强现实测量技术的智能起重机，包括：摄像装置、处理装置、自动控制装置、手动控制装置、架台、梁架、架脚、吊具，所述梁架分为一组长梁架以及一组短梁架，所述摄像装置包括两个第一摄像头，所述第一摄像头分别安装于一条长梁架以及一条短梁架上，所述第一摄像头与所述手动控制装置连接，所述处理装置与所述摄像装置连接，所述吊具与所述自动控制装置连接，所述起重机用于集装箱吊装，其特征在于：所述处理装置中设置有基于增强现实的测量系统，所述第一摄像头设置有虚拟基准点，所述虚拟基准点同步于所述处理装置，所述手动控制装置用于控制所述第一摄像头进行集装箱实景摄取并记录，所述处理装置基于所述集装箱实景驱动所述自动控制装置控制所述第一摄像头基于所述虚拟基准点进行所述集装箱顶面边长的测量，所述处理装置通过所述测量量确定所述集装箱顶面边长的中点以确定所述集装箱顶面的中心位置，所述处理装置驱动所述自动控制装置控制所述吊具滑动至所述集装箱顶面的中心位置对应的上方位置；

所述摄像装置包括第二摄像头，所述第二摄像头设置于所述吊具的中心，所述第二摄像头也设置有虚拟基准点，所述虚拟基准点同步于所述处理装置，所述处理装置根据所述集装箱顶面边长计算半长度，所述半长度包括所述集装箱顶面长边的半长度以及短边的半长度；

所述处理装置驱动所述自动控制装置控制所述吊具从长边一端沿长边开始移动，所述处理装置利用所述第二摄像头基于所述虚拟基准点进行所述吊具移动距离的测量，并判断所述移动距离是否达到所述长边的半长度，若是，则所述处理装置判断所述吊具已经到达所述长边的中点，所述处理装置驱动所述自动控制装置控制所述吊具从当前位置沿所述短边方向移动，所述处理装置利用所述第二摄像头基于所述虚拟基准点进行所述吊具移动距离的测量，并判断所述移动距离是否达到所述短边的半长度，若是，则所述处理装置判断所述吊具已经滑动至所述集装箱顶面的中心位置对应的上方位置；

所述处理装置将起重机的架脚作为基准面，所述第一摄像头还用于拍摄包括货柜车与基准面的实景以及集装箱与基准面的实景，所述货柜车与基准面的实景用于确定货柜车与基准面的测量基点，所述集装箱与基准面的实景用于确定集装箱与基准面的测量基点，所述处理装置利用所述第一摄像头基于所述虚拟基准点进行货柜车到基准面距离的测量。

2.根据权利要求1所述的一种基于增强现实测量技术的智能起重机，其特征在于：所述架台底面设置有导轨机构，所述吊具设置于所述导轨机构。

3.根据权利要求2所述的一种基于增强现实测量技术的智能起重机，其特征在于：所述吊具包括钢缆绳、缠绕辊、滑动器以及电磁吸盘，所述滑动器用于连接所述导轨机构，所述钢缆绳缠绕于所述缠绕辊，所述缠绕辊用于收放所述钢缆绳，所述钢缆绳用于连接所述电磁吸盘，所述电磁吸盘用于吸附所述集装箱。

4.根据权利要求1所述的一种基于增强现实测量技术的智能起重机，其特征在于：还包括车轮以及滑轨，所述滑轨设置于地面上，所述滑轨的长度是所述短梁架长度的两倍，所述车轮设置于所述滑轨上，所述滑轨一端为集装箱堆放区，另一端为集装箱装箱区，所述集装箱装箱区设置有货柜车车位，所述车位为纵向车位。

5.根据权利要求1所述的一种基于增强现实测量技术的智能起重机，其特征在于：所述处理装置驱动所述自动控制装置控制所述吊具滑动，所述处理装置利用所述第一摄像头基于所述虚拟基准点进行所述集装箱移动距离的测量，所述处理装置判断所述集装箱移动距离是否达到所述货柜车到基准面距离，若是，则驱动所述自动控制装置进行集装箱装车。

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