CN109319317A - 一种码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其包括：设置在集装箱一侧的固定机构；安装在所述固定机构上，用于测量锁销左右方向位置信息的激光测距装置，及，安装在所述固定机构上，用于测量锁销前后和上下方向位置信息及感应锁销存在与否的相机。本发明具有精确度高，反应速度快，高效灵敏等特点，不存在激光定位系统的定位误差问题，系统响应速度快，误差范围在3mm‑5mm之间，能够满足自动化锁销装卸系统。本发明相对于激光定位系统来说更灵活，更精确，能够提高桥吊整体作业效率，并可以判别锁销是否已经装卸，能够防止误操作，有利于作业安全。

Description

一种码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统

技术领域

本发明涉及码头集装箱锁销领域，具体涉及一种码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统。

背景技术

当前，工业生产制造的全过程中，都可能涉及到自动定位。如自动化生产线中要求对各零件快速、准确的安装到位。但目前还有部分环节采用传统的人工定位方法，此方法存在很大缺点。随着科技的发展，市场及用户对产品的精密程度和质量的要求越来越高，传统的定位方法已经不能满足用户的需求，因此，行业便相继引进机器视觉技术。

机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断，通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

随着自动化的发展，集装箱装卸的很多环节都实现了自动化，无人化。但大部分码头锁销的拆装依然依靠传统的人工，消耗大量人力成本和时间成本。利用机械臂进行集装箱锁扭的自动拆装工艺将会逐步取代人工拆装，这就需要采用视觉定位，以实现锁销自动装卸。

发明内容

本发明的目的是提供一种码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，以对锁销位置进行准确判断和测量，提供相应的信息，以便完成锁销的拆卸和安装工作。

为达到上述目的，本发明提供了一种码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其包括：设置在集装箱一侧的固定机构；安装在所述固定机构上，用于测量锁销左右方向位置信息的激光测距装置，及，安装在所述固定机构上，用于测量锁销前后和上下方向位置信息及感应锁销存在与否的相机。

上述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其中，所述激光测距装置和相机与机械臂处理器通信连接；所述机械臂处理器能够获取锁销的位置信息并控制机械臂对锁销进行装卸。

上述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其中，所述集装箱附近安装有用于补偿光线不足的灯源。

上述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其中，所述相机上方安装有用于防止光线过强的防护罩。

上述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其中，所述相机还能够判别锁销的种类信息并将该信息发送至所述机械臂处理器，且所述相机对锁销种类的判别功能具有扩展性。

上述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其中，所述激光测距装置为激光测距传感器。

上述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其中，所述相机为双目相机。

上述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其中，所述相机的扫描范围为120°。

上述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其中，所述相机和所述集装箱的垂直距离为1m。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明具有精确度高，反应速度快，高效灵敏等特点。

（2）本发明不存在激光定位系统的定位误差问题，系统响应速度快，误差范围在3mm-5mm之间，能够满足自动化锁销装卸系统。

（3）本发明采用的双目相机扫描范围是120°，相对于激光定位系统来说更灵活，更精确，能够提高桥吊整体作业效率。

（4）本发明可以判别锁销是否已经装卸，能够防止误操作，有利于作业安全。

附图说明

图1为本发明码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统的布置示意图；

图2为本发明中相机的检测范围示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供了一种码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其包括：设置在集装箱4一侧的固定机构1；安装在所述固定机构1上，用于测量锁销5左右方向位置信息的激光测距装置2，及，安装在所述固定机构1上，用于测量锁销5前后和上下方向位置信息及感应锁销5存在与否的相机3；从而为锁销5拆装提供了左右、前后和上下三个方向的位置信号。

所述激光测距装置2和相机3与机械臂处理器通信连接；所述机械臂处理器能够获取锁销5的位置信息并控制机械臂对锁销5进行装卸。通过实时监测集装箱4放置过程中的偏差，通过运算传递给机械臂，达到锁销5的精准定位。

对于相机3的测量过程，为了减少锁销5附近的光线不足对相机3成像造成影响，所述集装箱4附近安装有用于补偿光线不足的灯源。同时为了避免光线太强对相机3造成不利的影响，所述相机3上方安装有用于防止光线过强的防护罩。

为了提高集装箱锁销自动装卸的智能性与灵活性，本发明视觉定位系统中的所述相机3还能够进一步判别锁销5的种类信息并将该信息发送至所述机械臂处理器，以使机械臂能够对不同种类的锁销5采用更有针对性的装卸方式。同时为了便于视觉定位系统适应判别新的锁销种类，所述相机3对锁销种类的判别功能可以进一步具有扩展性。

所述激光测距装置2可以选择为激光测距传感器等采用激光测距原理的仪器。所述相机3可以选择单目相机或双目相机。为了获得更为准确的位置信息，更优选地选择双目视觉系统作为视觉检测，采取布置双目相机的方式。相机3的扫描范围为120°，成像有效距离为1m-8m之间。由于空间问题，可以把相机3安装在距集装箱4垂直距离为1m的地方，由此可以得出相机3测得集装箱4有效范围为3.4m，如图2所示。

视觉定位系统为锁销5拆装提供左右、前后、上下三个方向的位置信号。激光测距装置2负责测量锁销5左右方向的位置，前后和上下方向的位置检测由相机3定位实现，大概布置如图1所示。相机3与激光测距装置2共同采集锁销5的位置信息，这样就可以实时检测到锁销5的准确位置，之后把位置信息经转换传送给自动装卸机械臂处理器，机械臂处理器发出指令对锁销5进行装卸。

拆锁流程如下，首先吊具将需要拆卸锁销5的集装箱4放置在搁架上，定位系统确认有需要拆卸的锁销5存在，并对锁销5位置检测，以便机器人拆卸锁销5，激光检测左右方向位置，视觉检测前后和高低方向，以及锁销5的存在与否，拆锁机构根据定位系统提供的位置信息，到达对应的位置，完成锁销5的拆卸，并放置相应的存放点，视觉检测确定锁销5确实被拆除，集装箱4被吊运走，重复下一循环。

装锁流程如下，首先吊具将需要安装锁销5的集装箱4放置在搁架上，定位系统确认需要安装锁销5的位置没有锁销5，并对安装目标位置进行检测，以便机器人安装锁销5，装锁机构从锁销5存放点取出锁销5，根据定位系统提供的位置信号，到达对应的位置，完成集装箱4锁销5的安装，视觉检测确定锁销5确实被安装到位，集装箱4被吊运走，重复下一循环。

集装箱4是有国际标准的，箱型分别有20’，40’，45’，其对应的尺寸分别为5.69米，11.8米，13.58米。以45’集装箱4对称中心为基坐标，结合相机3检测有效范围和双20’的存在，分别在集装箱4两侧各安装四个相机3方为满足自动装卸锁销5系统定位要求。

综上所述，本发明所提供的视觉定位系统，具有精确度高，反应速度快，高效灵敏，并可以判别锁销是否已经装卸，能够防止误操作，有利于作业安全。视觉定位系统为自动装卸系统高效进行，提供了最为关键的保障，使得码头的安全性，作业效率都能有根本性改善。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其特征在于，包括：设置在集装箱一侧的固定机构；安装在所述固定机构上，用于测量锁销左右方向位置信息的激光测距装置，及，安装在所述固定机构上，用于测量锁销前后和上下方向位置信息及感应锁销存在与否的相机。

2.如权利要求1所述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其特征在于，所述激光测距装置和相机与机械臂处理器通信连接；所述机械臂处理器能够获取锁销的位置信息并控制机械臂对锁销进行装卸。

3.如权利要求1所述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其特征在于，所述集装箱附近安装有用于补偿光线不足的灯源。

4.如权利要求1所述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其特征在于，所述相机上方安装有用于防止光线过强的防护罩。

5.如权利要求1所述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其特征在于，所述相机还能够判别锁销的种类信息并将该信息发送至所述机械臂处理器，且所述相机对锁销种类的判别功能具有扩展性。

6.如权利要求1所述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其特征在于，所述激光测距装置为激光测距传感器。

7.如权利要求1所述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其特征在于，所述相机为双目相机。

8.如权利要求1所述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其特征在于，所述相机的扫描范围为120°。

9.如权利要求8所述的码头集装箱锁销自动装卸视觉定位系统，其特征在于，所述相机和所述集装箱的垂直距离为1m。