CN108275575A - 岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统，包括大车、小车、吊具、激光器、控制器和PLC。小车为与地面平行的平台，平台后部是司机室，小车平台安装在两根平行的小车轨道上，可以沿着轨道向海侧或者陆侧方向运行，平台下方设置吊具。平台的海侧末端设置3D激光器、平台下方分别设置海侧2D激光器、陆侧2D激光器。3D激光器、海侧2D激光器、陆侧2D激光器控制器一起连接到以太网交换机网口并组成一个网络。3D激光器扫描大车方向的高度轮廓，陆侧2D激光器和海侧2D激光器分别扫描小车运动方向的高度轮廓，控制器根据3D激光器、陆侧2D激光器和海侧2D激光器的数据计算小车的限速及吊具的限速，将数据传输至PLC。

Description

岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统

技术领域

本发明涉及码头半自动化桥吊，更具体地说，涉及一种岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统。

背景技术

随着全球经济的高速发展，港口贸易已经成为一个国家或地区经济发展的重要组成部分，所以提升港口作业效率势在必行。

集装箱在船舶装载运输过程中，其位置信息是由6位字符代码组成，称为贝位。贝位的6位字符信息分别为排号、列号以及层号组成。前两位字符为排(行)号，它由阿拉伯数字编号组成，一般是从船首向船尾按自然数顺序排列；中间两位为列号，它由两位阿拉伯数字编号，以中纵剖面为基准，向右舷用奇数、向左舷用偶数顺序排列；后两位编号为层号，它以编号形式表示，舱内以最下一层为基准，自下而上顺序。

所谓的大车换贝操作，即桥吊由一个排号沿船首尾方向移动到另一个排号，实现对不同排集装的的装卸作业。传统意义上的岸桥作业不仅需要码头司机有很强的经验性，同时司机的工作环境也相当恶劣，而且也造成了码头人员上的浪费。

传统岸桥的作业过程都是依靠人为控制吊具进行抓、放箱作业。码头司机在中控室一个人可远程操控岸桥，但其大车换贝是依据海侧下横梁上20/40/45尺刻度线在显示屏上对称画4条线，根据线的对称性来进行大车对位，但由于摄像头无法保证百分百安装水平，显示器线与实际情况不可能保持相同，导致精确度不高，不可避免的造成了效率上的低下。由于长时间作业司机疲劳等原因，经常会出现吊具撞箱或砸箱事故，这不仅降低了现场作业的效率，而且有极大的安全隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的岸桥作业效率低、存在安全隐患的问题，本发明的目的是提供一种岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统，包括大车、小车、吊具、控制器和PLC。其中，小车为与地面平行的平台，平台后部是司机室，小车平台安装在两根平行的小车轨道上，可以沿着轨道向海侧或者陆侧方向运行，平台下方设置吊具。平台的海侧末端设置有3D激光器、平台下方分别设置海侧2D激光器、陆侧2D激光器，3D激光器、海侧2D激光器、陆侧2D激光器、控制器一起连接到以太网交换机网口并组成一个网络。3D激光器扫描大车方向的高度轮廓，陆侧2D激光器和海侧2D激光器扫描小车运动方向的高度轮廓，控制器根据3D激光器、陆侧2D激光器和海侧2D激光器的数据计算小车的限速及吊具的限速，并将数据传输至PLC。

进一步地，3D激光器、陆侧2D激光器和海侧2D激光器的一侧分别设有激光器参照物。

进一步地，小车的底部沿小车中心点划分为四个象限，以司机室朝向为基准，面向海侧，海侧为前，陆侧为后，左手为左侧，右手为右侧，第一象限是海侧右前，第二象限是陆侧左前，第三象限是陆侧左后，第四象限是海侧右后。陆侧2D激光器位于第三象限，海侧2D激光器位于第一象限。

进一步地，陆侧2D激光器和海侧2D激光器分别对其正下方的贝位进行扫描，获得吊具下方的轮廓信息。

进一步地，控制器根据陆侧2D激光器和海侧2D激光器检测到的障碍物数据，系统计算小车坐标系上障碍物和吊具或集装箱之间的距离(如果吊具无箱状态下的空吊具底部或者吊具有箱状态下的集装箱底部的位置)，实时计算调整小车运行的最大速度，并发送给PLC，PLC控制小车在设定安全距离前自动减速，并在设定的安全距离内使小车速度减到最小速度。

进一步地，在吊具下降阶段，控制器根据陆侧2D激光器和海侧2D激光器的数据计算垂直方向吊具与其下方障碍物之间的距离以及吊具的下降速度。

进一步地，当吊具在舱盖板以上时，系统将舱盖板作为障碍物，计算吊具或集装箱与舱盖板的距离。当吊具进入舱盖板以下或者进入深坑后，系统重新设定速度限定值，进而实现智能二次减速功能。

进一步地，司机室正前方的3D激光器实时扫描获得船形信息并构建地图，在小车往海侧或陆侧移动时，系统计算得到吊具或所抓箱子在大车方向与相邻贝位集装箱的距离，以防止与相邻贝位集装箱的碰撞。

在上述技术方案中，本发明的岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统能够实现小车方向的防撞保护、吊具方向的智能软着箱、相邻贝位的防撞保护以及智能二次减速功能，从而实现码头桥吊远程半自动控制。

附图说明

图1是本发明的激光器安装位置侧视图；

图2是本发明的激光器安装位置俯视图；

图3是本发明的小车防撞保护示意图；

图4是本发明的智能软着箱示意图；

图5是本发明的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参照图1和图2，本发明首先公开一种岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统，其应用于码头岸桥，本发明的系统利用码头的大车、小车、吊具，并为其配置辅助控制，从而实现：

1.小车方向的防撞保护。

2.吊具方向的智能软着箱。

3.相邻贝位的防撞保护。

4.深坑或舱盖板下的智能二次减速功能。

如图1和图2所示，小车1为与地面平行的平台，平台后部是司机室，小车平台安装在两根平行的小车轨道上，可以沿着轨道向海侧或者陆侧方向运行，平台下方设置吊具。平台的海侧末端设置有3D激光器2、平台下方分别设置海侧2D激光器4、陆侧2D激光器3，3D激光器2、海侧2D激光器4、陆侧2D激光器3、控制器8一起连接到以太网交换机网口并组成一个网络。

小车1的底部沿小车中心点划分为四个象限，以司机室朝向为基准，面向海侧，海侧为前，陆侧为后，左手为左侧，右手为右侧，第一象限是海侧右前，第二象限是陆侧左前，第三象限是陆侧左后，第四象限是海侧右后。陆侧2D激光器3位于第三象限，海侧2D激光器4位于第一象限。

3D激光器2扫描大车方向的高度轮廓，陆侧2D激光器3和海侧2D激光器4分别扫描小车运动方向的高度轮廓，控制器8根据3D激光器2、陆侧2D激光器3和海侧2D激光器4的数据计算小车1的速度及吊具5的速度，并将数据传输至PLC。

3D激光器2、海侧2D激光器4和陆侧2D激光器3均连接至控制器8，控制器8通过DP从站进一步连接PLC 7，控制器8实时计算当前小车位置下方的障碍物高度，并与当前吊具高度等信息进行比较，从而计算障碍物和吊具之间的水平或者垂直减速距离和小车及起升的速度限定值，控制器8将小车1的速度信息实时传给PLC 7，从而实现桥吊在小车1方向的防撞保护和吊具5方向的智能软着箱功能。作为本发明的一种可选实施方式，控制器8可略过DP从站，直接与PLC 7通信。此外，本发明在距离每个激光器的1米处安装了激光器参照物6，以确保激光器扫描数据的正确性。

下面来进一步更详细地说明上述系统及方法。

如图3、图4和图5所示，本发明的系统使用陆侧2D激光器3、海侧2D激光器4以及3D激光器2采集到的检测值更新轮廓高度。以吊具5中心点为中心，小车1平台左前和右后(或右前左后)分别安装2D激光器为小车1方向扫描，在小车1平台海侧中心线安装一个3D激光器2为大车方向扫描。选用的激光器拥有高精度和扫描频率，根据激光器扫描到的实时数据建立船形轮廓，以满足桥吊的作业的环境要求。系统根据陆侧2D激光器3和海侧2D激光器4扫描数据建立的轮廓信息，实时计算当前小车位置下方的障碍物O的高度，并与当前吊具高度等信息进行比较，从而并计算障碍物O和吊具之间的水平或者垂直减速距离和小车及起升的速度限定值。将小车及起升的速度限定实时传送给PLC进行控制，从而实现桥吊在小车方向的防撞保护和起升方向的智能软着箱功能。根据3D激光器2扫描数据建立的轮廓信息，在小车1往海侧或陆侧移动时，本发明的系统可以计算得到吊具5或所抓箱子在大车方向与相邻贝位集装箱的距离，以防止与相邻贝位集装箱的碰撞。在舱盖板以上，系统会以舱盖板高度处的船舷等作为障碍物O进行减速；当吊具进入舱盖板以下或者进入深坑后，系统会重新设定速度限定值，进而实现智能二次减速功能。

本发明的系统实时获取各种参数信息，如：当前小车1位置、吊具5吊具高度、障碍物O与吊具5之间的距离、吊具5或所抓箱子在大车方向与相邻贝位集装箱的距离等，根据激光器扫描数据建立的轮廓信息，实时计算当前小车位置下方的障碍物O高度。控制器8根据激光器扫描数据建立的轮廓信息，实时计算当前小车1位置下方的障碍物O高度，并与当前吊具高度等信息进行比较，从而计算障碍物O和吊具5之间的水平或者垂直减速距离和小车1及吊具5的速度限定值，并将速度信息传给PLC 7，从而控制小车1及吊具5的速度。

作为上述系统结构的一种控制方法，如果空吊具5底部(吊具5无箱)或者集装箱底部(吊具5有箱)的位置低于障碍物O时，本发明的系统会计算小车1坐标系上障碍物O和吊具5或集装箱之间的距离，实时计算调整小车1运行的最大限速，并发送给PLC 7，PLC 7控制小车1在设定安全距离前自动减速，并在设定的安全距离内使小车1速度减到最小速度。

在吊具5下降过程中，控制器8根据陆侧2D激光器3和海侧2D激光器4的扫描数据计算吊具5的下降速度和下降距离。本发明的系统实时检测吊具5下方障碍物O的高度，当检测到吊具5及其负载物体的底部与目标操作对象(通常是集装箱)的高度距离到达计算的安全距离前，实时计算调整吊具5运行的最大限速，并发送给PLC 7，PLC 7控制吊具5在设定安全距离前自动减速，并在设定的安全距离内使吊具5速度减到最小速度，并一直以此速度下降至着箱目标位置P。

司机室正前方的3D激光器2可以实时扫描获得船形信息并构建地图，图3和图4还表示出了3D激光器2转动机构的转动方向M。在小车1往海侧或陆侧移动时，本发明的系统可以计算得到吊具5或所抓箱子在大车方向与相邻贝位集装箱的距离，以防止与相邻贝位集装箱的碰撞。司机室内还设有嵌入式触摸屏，提供人机交互界面、显示系统的工作状态，方便工作人员进行桥吊远程半自动化控制。

在舱盖板以上，本发明的系统会以舱盖板和舱盖板高度处的船舷等作为障碍物O进行减速；当吊具5进入舱盖板以下或者进入深坑后，本发明的系统会重新设定速度限定值。具体来说，在舱盖板以上，以舱盖板高度处的船舷等作为障碍物O进行减速；在舱盖板以下，重新设置速度限定值，实现深坑或舱盖板下的智能二次减速功能。

本发明的系统通过以上的技术方案，有效地实现了小车方向的防撞保护、吊具方向的智能软着箱、相邻贝位的防撞保护以及深坑或舱盖板下的智能二次减速功能，不但可以改善小车司机的工作环境，保证现场作业的安全性，而且提高了码头的作业效率，实现了桥吊远程半自动化控制。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统，包括大车、小车、吊具、控制器和PLC，其特征在于：

所述小车为与地面平行的平台，平台后部是司机室，小车平台安装在两根平行的小车轨道上，可以沿着轨道向海侧或者陆侧方向运行，平台下方设置吊具；

平台的海侧末端设置有3D激光器、平台下方分别设置海侧2D激光器、陆侧2D激光器；3D激光器、海侧2D激光器、陆侧2D激光器、控制器一起连接到以太网交换机网口并组成一个网络；

所述3D激光器扫描大车方向的高度轮廓，所述陆侧2D激光器和海侧2D激光器扫描小车运动方向的高度轮廓，所述控制器根据3D激光器、陆侧2D激光器和海侧2D激光器的数据计算小车的限速及吊具的限速，并将数据传输至PLC。

2.如权利要求1所述的岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统，其特征在于：

3D激光器、陆侧2D激光器和海侧2D激光器的一侧分别设有激光器标志物。

3.如权利要求2所述的岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统，其特征在于：

小车的底部沿小车中心点划分为四个象限，以司机室朝向为基准，面向海侧，海侧为前，陆侧为后，左手为左侧，右手为右侧，第一象限是海侧右前，第二象限是陆侧左前，第三象限是陆侧左后，第四象限是海侧右后；

陆侧2D激光器位于第三象限，海侧2D激光器位于第一象限。

4.如权利要求1所述的岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统，其特征在于：

所述陆侧2D激光器和海侧2D激光器分别对其正下方的贝位进行扫描，获得吊具下方的轮廓信息。

5.如权利要求4所述的岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统，其特征在于：

所述控制器根据陆侧2D激光器和海侧2D激光器检测到的数据，如果吊具无箱状态下的空吊具底部或者吊具有箱状态下的集装箱底部的位置低于障碍物时，系统计算小车坐标系上障碍物和吊具或集装箱之间的距离，实时计算调整小车运行的最大速度，并发送给PLC，PLC控制小车在设定安全距离前自动减速，并在设定的安全距离内使小车速度减到最小速度。

6.如权利要求4所述的岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统，其特征在于：

在吊具下降阶段，所述控制器根据陆侧2D激光器和海侧2D激光器的数据计算吊具的下降速度。

7.如权利要求1所述的岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统，其特征在于：

司机室正前方的3D激光器实时扫描获得船形信息并构建地图，在小车往海侧或陆侧移动时，系统计算得到吊具或所抓箱子在大车方向与相邻贝位集装箱的距离，以防止与相邻贝位集装箱的碰撞。

8.如权利要求1所述的岸桥相邻贝位防撞及智能二次减速系统，其特征在于：

当吊具在舱盖板以上时，系统将舱盖板作为障碍物，计算吊具或集装箱与舱盖板的距离；

当吊具进入舱盖板以下或者进入深坑后，系统重新设定速度限定值。