CN109384150A - 自动化装卸的集装箱锁头图像定位和防吊起方法 - Google Patents
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Abstract
本发明在自动化码头集装箱堆场内，在每条外集卡车道旁一侧安装多个升降装置和摄像头，在对面一侧安装一块长隔离板。摄像头调节高度对准对锁头进行拍摄，隔离板上面标有检测刻度和防吊起刻度。每个摄像头拍摄到锁头在隔离板刻度上的放大投影，识别拍摄到的隔离板刻度和投影大小，计算出锁头的位置，综合所有摄像头信息，再根据箱型和车型进行推算出其他所有锁头的准确位置，实现集装箱平板车的精确定位。对进入该车道的重载集装箱卡车，根据吊具的着箱信号和吊具高度信号，摄像头对集装箱底部进行拍摄，防止集装箱卡车锁头未解锁，将集卡吊起。通过以上方法，可以实现自动化场地龙门吊堆场内的外来集装箱卡车锁头的精确定位和防吊起检测。
Description
技术领域
本发明涉及用于集装箱装卸作业中集装箱卡车锁头的图像精确定位和集卡防吊起，尤其适合港口场地集装箱自动化装卸作业。
背景技术
目前场地集装箱自动化装卸作业、龙门吊下集卡与吊具的精确对位及集卡防吊还没有比较有效的精确测量方法。在集装箱自动化装卸作业中，不能将自动化吊运的集装箱精确对准集卡锁头，且如果锁头还未全部解锁，会连带将集装箱平板车和将集装箱平板车车头吊起，带来安全隐患，目前还没有有效的检测方法解决外来集卡在自动化装卸作业中的集装箱锁头的精确定位和防吊起检测方法。
发明内容
在自动化码头集装箱堆场内，有多条外集卡停车车道，在每条车道旁一侧安装多个升降装置和摄像头，在对面一侧安装一块长隔离板。摄像头调节高度对准对锁头进行拍摄。隔离板上面标有检测刻度和防吊起刻度。每个摄像头拍摄到锁头在隔离板刻度上的放大投影，识别拍摄到的隔离板刻度和投影大小计算出集装箱平板车上锁头的位置，综合所有摄像头信息，再根据箱型和车型进行推算出其他所有锁头的准确位置，实现集装箱平板车的精确定位。对进入该车道的重载集装箱卡车，根据吊具的着箱信号和吊具高度信号提供的高度信息，摄像头对集装箱底部进行拍摄，防止集装箱卡车锁头未解锁，将集卡吊起。通过以上方法，可以实现自动化场地龙门吊堆场内的外来集装箱卡车锁头的精确定位和防吊起检测。
本发明提供一种自动化装卸作业中的集装箱卡车定位、集装箱平板车锁头定位和集装箱吊运防吊起装置。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现。
本发明自动化装卸的集装箱锁头图像定位和防吊起方法，其特点是：它包括：摄像头、升降装置、隔离板、集装箱卡车锁头、集装箱、图像处理器、PLC、吊具高度信号、小车位置信号、大车位置定位装置、着箱信号和场地龙门吊。
所述的摄像头安装在自动化码头堆场的外集卡停车车道一侧，每排多个，所述的摄像头安装在所述升降装置上，升降装置调节摄像头对准集装箱平板车锁头；摄像头高度数据由升降装置编码器提供；所述的隔离板安装在摄像头对面一侧，标有检测刻度和防吊起刻度。所述的隔离板能够防止光线对图像采集的干扰，并且能够防止相邻车道对图像采集的干扰；所述的隔离板提供锁头的投影放大图像，隔离板上的刻度提供集装箱卡车定位信号和防吊起信号；图像处理器对隔离板上锁头的投影放大图像进行像素计算，确定所有锁头的位置，发送给PLC，控制吊具。
所述的升降装置调节使摄像头高度略低于平板车锁头，对准集装箱卡车锁头跟踪检测，每个摄像头对准集装箱平板车锁头，拍摄到锁头在隔离板刻度上的放大投影，识别拍摄到的隔离板刻度，锁头的投影大小；图像处理器综合所有摄像头信息，综合计算出集装箱平板车上锁头X、Y轴的位置，再根据箱型和车型进行推算出其他所有锁头X、Y轴的准确位置，确定锁头的基准坐标位置，实现集装箱平板车的精确定位；在放箱时吊具下集装箱下降到一定高度后，摄像头拍摄到集装箱边缘，图像处理器计算集装箱边缘位置与锁头位置的距离差，并发送给PLC，来控制吊具与集装箱平板车锁头的位置，实现精确定位，实现吊具下的集装箱自动着箱。
所述的集装箱平板车锁头提供测量位置的目标点，确定测量到的锁头X、Y轴的坐标位置信息。所述的摄像头将测量到的数据发送给计算机控制计算集装箱平板车上的锁头的X、Y轴的坐标位置，提供给PLC控制吊具下的集装箱在X、Y轴的坐标位置信息，与集装箱平板车上的锁头位置精确定位，实现吊具下的集装箱自动着箱。
所述坐标位置，X轴表示小车及吊具的横向移动方向，Y轴表示场地龙门吊行车方向。
防吊起检测时，所述的摄像头监控检测集装箱与集装箱平板车之间的缝隙位置，PLC提供着箱信号和吊具高度信号，摄像头拍摄到两端隔离板刻度有物体，判断集装箱底面下有障碍物，装置即时发出声光报警，并发出停止起吊信号传输给轮胎吊PLC。若发现没有任何障碍物时，系统允许吊具向上运动吊起集装箱。
所述的摄像头监控检测时，测量到集装箱卡车的车头、锁头、集装箱，通过显示屏将当前集装箱位置信息显示出来。
所述的摄像头提供图像信号给远程操作系统。
所述的小车位置信号提供场地龙门吊小车的位置信息。所述的大车位置定位装置提供场地龙门吊所在的位置信息。所述的着箱信号提供集装箱吊起时的高度位置。所述的吊具高度信号提供吊具高度和防吊起信号。
当集装箱卡车进入外集卡停车车道，摄像头对准锁头进行拍摄检测，若拍摄到对面隔离板则该车为空载集装箱平板车，若拍摄到集装箱侧面则认为该车为重载集装箱卡车。
对于进入车道的空载集装箱平板车，调节摄升降装置使摄像头对准集装箱卡车锁头跟踪检测，每个摄像头对准集装箱平板车锁头，拍摄到锁头在隔离板刻度上的放大投影，识别拍摄到的隔离板刻度，锁头的投影大小。系统综合所有摄像头信息，综合计算出集装箱平板车上锁头X、Y轴的位置，再根据箱型和车型进行推算出其他所有锁头X、Y轴的准确位置，实现集装箱平板车的精确定位。对于进入车道的双20英尺空载集装箱平板车，前后摄像头分别对车前后锁头进行检测，中间摄像头可同时检测两个锁头的位置。
图像处理器对集装箱平板车锁头定位完成后，将锁头位置信息发送给PLC，对集装箱平板车车头位置进行跟踪定位。当吊具进行放箱时，集装箱下降到一定高度后，摄像头拍摄到到集装箱侧面边缘，图像处理器计算集装箱边缘位置与锁头位置的距离差，将集装箱边缘位置信息与锁头的坐标位置信息进行比对，实现精确放箱。
对于进入车道重载集装箱卡车，场地龙门吊吊起集卡上的集装箱时，根据吊具的着箱信号和吊具高度信号提供的防吊起信号，摄像头对准集装箱平板车与集装箱底面之间的空间间隙拍摄测距，当集装箱平板车上的锁头未旋转打开，仍然钩住集装箱锁孔，集装箱平板车被集装箱带起，摄像头拍摄到两端隔离板刻度有物体，判断集装箱底面下有物体，装置即时发出声光报警，并发出停止起吊信号传输给场地龙门吊PLC。若发现没有任何障碍物时，系统允许吊具向上运动吊起集装箱。
本方法可实现自动装卸作业中场地龙门吊下集卡锁头与龙门吊吊具的图像精确对位以及集装箱吊起时防止集卡吊起。
由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：解决了自动化码头外来集装箱卡车锁头的图像精确定位和防吊起检测，减轻司机的劳动强度，防止集卡吊起，消除安全隐患，提高场地自动化码头集装箱龙门吊吊运集装箱装卸的生产效率。
附图说明
图1 集装箱自动化码头系统安装结构示意图。
图2 对进入车道的40英尺集装箱平板车锁头检测原理示意图。
图3 对进入车道的双20英尺集装箱平板车锁头检测原理示意图。
图4 对双20英尺和40英尺集装箱平板车锁头检测位置俯视示意图。
图5 对40英尺集装箱放箱检测原理示意图。
图6 防吊起检测原理示意图。
图中，（1）摄像头，（2）隔离板，（3）车道，（4）双20英尺空载集装箱平板车，（5）双20英尺重载集装箱卡车，（6）锁头，（7）40英尺空载集装箱平板车，（8）40英尺重载集装箱卡车，（9）20英尺集装箱，（10）40英尺集装箱，（11）场地龙门吊，（12）吊具。
具体实施方式
所述的摄像头（1）安装在自动化码头堆场的外集卡停车车道（3）一侧，每排多个，所述的摄像头（1）安装在所述升降装置上，升降装置调节摄像头（1）对准集装箱平板车锁头（6）；所述的隔离板（2）安装在摄像头（1）对面一侧，标有检测刻度和防吊起刻度。
所述坐标位置，X轴表示小车及吊具（12）的横向移动方向，Y轴表示场地龙门吊（11）行车方向。
当集装箱卡车进入外集卡停车车道（3），摄像头（1）对准最近的锁头（6）进行拍摄检测，若拍摄到对面隔离板则（2）该车为空载集装箱平板车，若拍摄到集装箱侧面则认为该车为重载集装箱卡车。
以进入车道的40英尺空载集装箱平板车（7）为例，调节摄升降装置使摄像头（1）高度对准集装箱卡车锁头（6）跟踪检测，每个摄像头（1）对准最近的一个锁头（6），拍摄到锁头（6）在隔离板（2）刻度上的放大投影，识别拍摄到的隔离板（2）刻度，锁头（6）的投影大小。图像处理器综合所有摄像头（1）信息，综合计算出集装箱平板车上锁头（6）X、Y轴的位置，再根据箱型和车型进行推算出其他所有锁头（6）X、Y轴的准确位置，实现40英尺空载集装箱平板车（7）的精确定位。对于进入车道的双20英尺空载集装箱平板车（7），前后摄像头分别对车前后锁头进行检测，中间摄像头可同时检测两个锁头的位置。
图像处理器对集装箱平板车锁头（6）定位完成后，将锁头（6）位置信息发送给PLC，对40英尺空载集装箱平板车（7）车头位置进行跟踪定位。若集装箱平板车移动，将移动的位置实时发送给PLC。当吊具（12）进行放箱时，集装箱下降到一定高度后，摄像头拍摄到到40英尺集装箱（10）侧面，将40英尺集装箱（10）边缘位置信息与锁头（6）的坐标位置信息进行比对，图像处理器计算40英尺集装箱（10）边缘位置与锁头（6）位置的距离差，实现精确放箱。
以进入车道的40英尺重载集装箱卡车（8）为例，场地龙门吊吊起集卡上的40英尺集装箱（10）时，根据吊具（12）的着箱信号和吊具高度信号提供的防吊起信号和着箱信号，摄像头（1）对准集装箱平板车与40英尺集装箱（10）底面之间的空间间隙拍摄测距，当40英尺集装箱（10）上的锁头（6）未旋转打开，仍然钩住40英尺集装箱（10）锁孔，集装箱平板车被40英尺集装箱（10）带起，摄像头（1）拍摄到两端隔离板（2）刻度有物体，判断40英尺集装箱（10）底面下有物体，装置即时发出声光报警，并发出停止起吊信号传输给场地龙门吊PLC。若发现没有任何障碍物时，系统允许吊具（12）向上运动吊起集装箱。
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、变型都将落入本发明权利要求书的范围内。
Claims (8)
1.自动化装卸的集装箱锁头图像定位和防吊起方法，其特征在于：包括摄像头、升降装置、隔离板、集装箱卡车锁头、集装箱、图像处理器、PLC、吊具高度信号、小车位置信号、大车位置定位装置、着箱信号和场地轮胎吊；
所述的摄像头安装在自动化码头堆场的外集卡停车车道一侧，每排多个，所述的摄像头安装在所述升降装置上，升降装置调节摄像头对准集装箱平板车锁头；摄像头高度数据由升降装置编码器提供；所述的隔离板安装在摄像头对面一侧，标有检测刻度和防吊起刻度；
所述的隔离板能够防止光线对图像采集的干扰，并且能够防止相邻车道对图像采集的干扰；所述的隔离板提供锁头的投影放大图像，隔离板上的刻度提供集装箱卡车定位信号和防吊起信号；图像处理器对隔离板上锁头的投影放大图像进行像素计算，确定所有锁头的位置，发送给PLC，控制吊具；
所述的升降装置调节使摄像头对准集装箱卡车锁头跟踪检测，每个摄像头对准集装箱平板车锁头，拍摄到锁头在隔离板刻度上的放大投影，识别拍摄到的隔离板刻度，锁头的投影大小；图像处理器综合所有摄像头信息，综合计算出集装箱平板车上锁头X、Y轴的位置，再根据箱型和车型进行推算出其他所有锁头X、Y轴的准确位置，确定锁头的基准坐标位置，实现集装箱平板车的精确定位；在放箱时吊具下集装箱下降到一定高度后，摄像头拍摄到集装箱边缘，图像处理器计算集装箱边缘位置与锁头位置的距离差，并发送给PLC，来控制吊具与集装箱平板车锁头的位置，实现精确定位，实现吊具下的集装箱自动着箱；
防吊起检测时，所述的摄像头监控检测集装箱与集装箱平板车之间的缝隙位置，PLC提供吊具高度信号，摄像头拍摄到两端隔离板刻度有物体，判断集装箱底面下有障碍物，装置即时发出声光报警，并发出停止起吊信号传输给轮胎吊PLC；若发现没有任何障碍物时，系统允许吊具向上运动吊起集装箱。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对于进入车道的双20英尺空载集装箱平板车，前后摄像头分别对车前后锁头进行检测，中间摄像头可同时检测两个锁头的位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：摄像头对准锁头进行拍摄检测，若拍摄到对面隔离板刻度则该车为空载集装箱平板车，若拍摄到集装箱侧面则认为该车为重载集装箱卡车。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的集装箱平板车锁头提供测量位置的目标点，确定测量到的锁头X、Y轴的坐标位置信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的着箱信号提供集装箱吊起时的高度位置；所述的吊具高度信号提供防吊起信号和着箱信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的大车位置定位装置提供场地轮胎吊所在的位置信息；所述的小车位置信号提供场地轮胎吊小车的位置信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述坐标位置，X轴表示小车及吊具的横向移动方向，Y轴表示场地轮胎吊行车方向。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的摄像头提供图像信号给远程操作系统。
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