CN115159167A - 一种igv和空中轨道交互安全控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了IGV和空中轨道交互安全控制方法，包括：S1：IGV移动至待作业位置处；S2：位于IGV上至少一个第一激光扫描仪采集位置参考单元；S3：将所采集的位置参考单元的数据转换为车辆中心坐标系下的数据；S4：根据转换后的数据，获取IGV在车辆中心坐标系中相对位置参考单元的位置；S5：根据位置和IGV在车辆中心坐标系中相对位置参考单元的基准位置，获取IGV相对位置参考单元的相对偏差；S6：判断相对偏差是否位于预设允许偏差范围内，若是，进行到S8，若否，进行至S7；S7：根据相对偏差，控制引导IGV对位，并返回至S2；S8：引导对位完成。本发明能够确保IGV和空轨交互可靠及安全。

Description

一种IGV和空中轨道交互安全控制方法

技术领域

本发明涉及集装箱码头岸边机械、堆场机械、水平运输机械在自动装卸技术领域，尤其涉及一种IGV和空中轨道交互安全控制方法。

背景技术

IGV（Intelligent Guided Vehicle，智慧型引导运输车）搭载的FMS（FleetManagement System，车队管理系统）系统统一调度模式对全场无人驾驶设备统一调度管理、实现与码头生产TOS（Terminal Operating System，码头操作系统）、ARMG（AutomatedRail Mounted Gantry Crane，自动化轨道吊)系统、进出闸业务系统、智能空中轨道集疏运系统（简称空轨系统）全流程闭环对接、形成港区间的集装箱疏运新模式。

IGV和空中轨道（简称空轨）是智能无人全自动运输设备，且IGV和空轨对位交互是集装箱全自动装卸作业重要环节，关系着作业运单是否可以执行、关系着车辆、箱体等各项安全保证。

IGV与空轨装卸箱作业时，IGV接收FMS下发的到空轨A或B作业线交互点位置（即，位于空轨前后两个立柱之间的中心位置）的指令，IGV按照全局规划的全局路径自动行驶并向FMS发送出发信号，IGV到达作业线交互点位置后等待与空轨交互收发箱作业并FMS发送到达信号、FMS向空轨系统发送到达信号。

此后空轨系统控制空轨小车到达作业线交互点位置后，并向FMS发送锁车请求，FMS向IGV锁车，空轨系统接收到锁车指令后，开始装卸作业。

在空轨小车进行装卸作业时，会存在由于IGV位置偏差较大或未到达交互区、导致不能正确与空轨进行交互、最后收发箱失败，也会产生安全风险。

因此，设计一种IGV和空轨对位交互的方式，实现准确对位，是提高作业效率且降低安全风险的有效手段。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种IGV和空中轨道交互安全控制方法，通过IGV车体上第一激光扫描仪扫描位置参考单元，以将IGV自动引导对位到作业线交互点位置处，确保IGV和空轨交互可靠及安全。

本发明采用下述技术方案予以实现：

本申请涉及一种IGV和空中轨道交互安全控制方法，其特征在于，包括：

S1：IGV移动至待作业位置处，其中IGV具有车辆中心坐标系，其以车身中心位置为原点、垂直车辆行驶方向为X轴、车道地面为Y轴、垂直地面为Z轴；

S2：位于IGV上至少一个第一激光扫描仪采集位置参考单元；

S3：将所采集的位置参考单元的数据转换为所述车辆中心坐标系下的数据；

S4：根据转换后的数据，获取IGV在所述车辆中心坐标系中相对所述位置参考单元的位置；

S5：根据所述位置和IGV在所述车辆中心坐标系中相对所述位置参考单元的基准位置，获取IGV相对所述位置参考单元的相对偏差；

S6：判断所述相对偏差是否位于预设允许偏差范围内，若是，进行到S8，若否，进行至S7;

S7：根据所述相对偏差，控制引导IGV对位，并返回至S2；

S8：引导对位完成；

其中，基准位置为预设的作业线交互点位置。

在本申请的一些实施例中，所述位置参考单元选择位于待作业位置处IGV一侧的空轨立柱。

在本申请的一些实施例中，将所采集的空轨立柱的数据转换为所述车辆中心坐标系下的数据，具体通过对应预存储的至少一个第一激光扫描仪的位姿输入参数进行转换。

在本申请的一些实施例中，S4具体为：

根据转换后的数据，获取属于所述空轨立柱的、与IGV侧面平行的侧面的远端棱柱上的点在所述车辆中心坐标系下的数据集的X坐标和Y坐标；

获取所有数据集中各数据的X坐标的X平均值AveX、以及Y坐标的Y平均值AveY；

根据AveX和AveY，获取IGV在所述车辆中心坐标系中相对空轨立柱的位置。

在本申请的一些实施例中，所述基准位置的获取，具体为：

将IGV置于所述作业线交互点位置处；

获取属于所述空轨立柱的、与IGV侧面平行的侧面的远端棱柱上的点在激光坐标系下的数据集；

根据对应的位姿输入参数，将激光坐标系下的数据集进行转换；

获取转换后的、在所述车辆中心坐标系下的数据集的X坐标和Y坐标；

获取所有数据集中各数据的X坐标的X平均值AveX'、以及Y坐标的Y平均值AveY'；

根据AveX'和AveY'，获取IGV在所述车辆中心坐标系中相对空轨立柱的基准位置。

在本申请的一些实施例中，S5的相对偏差包括偏差距离，所述偏差距离U计算如下：

偏差距离

。

在本申请的一些实施例中，IGV和空中轨道交互安全控制方法还包括：在引导对位完成后的安全控制策略，所述安全控制策略包括：

所述IGV和空中轨道交互安全控制方法还包括：在IGV引导对位完成后且与空轨吊具进行交互作业之前所执行的安全控制策略，所述安全控制策略包括：

空轨吊具上四个第二激光扫描仪分别采集IGV车架轮廓；

计算空轨吊具上四个第二激光扫描仪的激光原点至IGV上的投影分别与对应的IGV车架四个边缘之间的距离；

存在一个距离小于预设限值时，空轨吊具装卸终止；

其中四个第二激光扫描仪分别安装在所述空轨吊具的前后侧及左右侧端面上。

在本申请的一些实施例中，若空轨吊具进行收箱作业，在空轨吊具距离IGV上箱体顶部距离第一预设距离时，执行所述安全控制策略；

若空轨吊具进行放箱作业，在空轨吊具所载箱体的底部距离IGV车体第二预设距离时，执行所述安全控制策略。

相比现有技术，本申请提供的IGV和空中轨道交互安全控制方法具有如下优点和有益效果：

（1）实现在引导对位过程中，采用设置在IGV上的至少一个第一激光扫描仪采集位置参考单元，能够获取IGV在车辆中心坐标系下相对位置参考单元的实时位置，且与预设的基准位置相比，能够实时实现IGV相对空轨的引导对位，确保在空轨进行作业前的IGV对位，有效保证空轨作业环节的安全；

（2）该引导对位方法实现简单、有效且准确，该引导对位交互时间能够在1分钟内完成，从而大大提高装卸作业效率。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是IGV和空轨交互作业过程中的原理框图；

图2是本发明提出的IGV和空中轨道交互安全控制方法一实施例的流程图；

图3是本发明提出的IGV和空中轨道交互安全控制方法一实施例执行安全控制策略的流程图；

图4是本发明提出的IGV和空中轨道交互安全控制方法实施例中空轨吊具、四个第二激光扫描仪及IGV交互作业时的位置示意图。

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。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参见图1，其示出IGV在作业过程中的原理框图。

参考图1，具体描述下IGV和空轨进行作业交互的过程。

在TOS有运单任务时，通过TMS（Terminal Manager System，码头管理系统）生成任务通知消息。

首先，TMS通过FMS根据车辆是否在线情况、车辆运单任务数量多少情况，获取IGV车号；然后，TMS将携带车辆信息的运单任务下发给FMS。

FMS对运单任务进行解析后，将运单下发给指定的IGV，并将目标作业位置指令下发至IGV，以执行任务。

IGV生成到对应目标作业位置的全局路径，IGV解锁驶向目标作业位置；且在IGV收到任务时WFM（WFM为FMS与IGV在任务下发的接口系统）向FMS发送出发信号，同时FMS向空轨发送出发信号。

IGV到达空轨时以等待与空轨交互作业时，WFM向FMS发送到达信号，且FMS向空轨发送到达信号。

空轨吊具小车到达作业交互点后向FMS发送锁车请求，若此时不对IGV进行引导对位，在将IGV锁车后进行装卸作业时，可能会存在因IGV对位不准确而导致空轨和IGV交互失败的问题，因此，此时会介入本发明提出的引导对位方法，在空轨向FMS发送锁车请求时，FMS向IGV发送引导对位任务，将IGV自动对位至准确的作业交互位置。

此部分涉及到的引导对位方法将在如下结合图2进行描述。

在IGV完成对位后，向FMS发送指令，IGV锁车，之后FMS向空轨发出锁车指令，空轨收到锁车信号后，开始执行抓放箱操作。

在空轨完成抓放箱操作后，空轨反馈装卸完成信息至FMS，FMS向IGV下发解锁驶离指令。

如果FMS有新的指令（例如原地背箱指令或其他位置装卸箱指令），FMS向IGV发送原地接箱指令或其他位置装卸箱指令，则IGV原地等待或驶离去往新指令位置。

如果FMS无新的指令，FMS向IGV发送回停车指令，IGV驶离回停车位。

为了实现IGV相对空轨的引导对位，使IGV引导对位至基准位置（即，作业线交互点位置（该位置指的是空轨相邻两立柱之间的中心位置））的预设允许偏差范围内，确保IGV和空轨精确对位，IGV上设置有至少一个第一激光扫描仪，第一激光扫描仪的数量以能够扫描获取位置参考单元中特征数据为为准。

若一个第一激光扫描仪能够扫描获取到位置参考单元中特征数据，则可以考虑设置一个第一激光扫描仪。

若多个第一激光扫描仪中每个都能够扫描获取到位置参考单元中的特征数据，也可以设置多个第一激光扫描仪。

该位置参考单元可以为用户选择的任意的固定单元，主要能起到参考IGV位置的作用即可。

为了避免在额外设置位置参考单元，且在IGV移动至空轨以待作业时，IGV位于空轨相邻两立柱之间的位置处，因此，在本申请中，选择位于待作业位置处IGV一侧的空轨立柱L为位置参考单元。

可以根据该空轨立柱L的侧面结构、高度、长度等几何特征来识别其轮廓，以获取该空轨立柱L的特征数据，即获取位置参考单元的特征数据。

在本申请中，选择空轨立柱L与IGV侧面平行的端面的远端棱柱上的点集作为空轨立柱L的特征数据，记为数据集A。

替代地，可以选择其他位置处的点集作为空轨立柱L的特征数据。

IGV的作业线交互点位置在狭义上来讲，指的是空轨两相邻立柱之间的中心位置；出于对定位精度的考虑，在本申请中，从广义上来讲，IGV的位置只要在偏离空轨两相邻立柱之间的中心位置的预设允许偏差范围之内的位置都可以认为是IGV的作业线交互点位置，都可以认为满足了对位要求。

如下，结合图2，描述IGV和空轨的引导对位过程。

如上所述的，第一激光扫描仪的数量至少为一个，且在本申请中，第一激光扫描仪选择禾赛科技的32线机械式3D激光，能够在IGV自动驾驶过程感知周围环境，对车辆安全区域捕获范围、识别能力、测量距离要求比较高。

所设置的至少一个第一激光扫描仪必须存在至少一个能够采集位置参考单元的特征数据。

如下在引导对位过程中所提到的第一激光扫描仪均指能够采集位置参考单元的特征数据。

需要说明的是，在使用至少一个第一激光扫描仪之前，需要事先对每个第一激光扫描仪进行标定，以获取各第一激光扫描仪的位姿输入参数，以便将每个第一激光扫描仪采集的数据转换为车辆中心坐标系P（X,Y,Z）下的数据。

通过第一激光扫描仪扫描IGV车身轮廓，以对该第一激光扫描仪进行标定，此种标定是现有技术手段，在此不做赘述。

其中，如上所述的车辆中心坐标系是以车身中心位置为原点、垂直车辆行驶方向为X轴、车道地面为Y轴、车辆中心垂直地面为Z轴。

因此，在各第一激光扫描仪标定之后且在采集数据之前，预存储各第一激光扫描仪器对应位姿输入参数，在实际采集数据时，直接调用该位姿输入参数即可。

S1：IGV移动至待作业位置处。

此处待作业位置指的是在IGV收到任务并到达空轨以等待与空轨交互作业时的位置。

若该位置是IGV和空轨交互的作业交互点位置，则IGV无需引导对位，此时IGV向FMS发送指令，IGV锁车。

若该位置不是IGV和空轨交互的作业交互点位置，则IGV需要引导对位，且在IGV引导对位完成之后，向FMS发送指令，IGV锁车。

需要说明的是，此处的作业交互点位置具有如上所述的广义涵义。

如上所述的，IGV本身具有车辆中心坐标系。

S2：位于IGV上至少一个第一激光扫描仪分别采集位置参考单元。

对位置参考单元的描述参考如上所述。

在S1中，待作业位置也是位于空轨相邻两空轨立柱之间的位置处。

因此，在本申请中，位置参考单元选择位于待作业位置处IGV一侧的空轨立柱L。

当然，位置参考单元还可以选择其他的固定单元，在此不做限制。

在一种实施方式中，IGV上设置一个第一激光扫描仪，用于采集空轨立柱L的特征数据，以获取一组数据集A。

在一种实施方式中，IGV上设置有多个第一激光扫描仪，均用于采集空轨立柱L的特征数据，以获取多组数据集A。

例如，IGV上设置有四个第一激光扫描仪，其安装位置可以如下。

在IGV车架上平面左前右后各水平安装一部禾赛激光、右前左后垂直安装一部禾赛激光，实现对周围环境的360°三维扫描；安装位置在车辆行驶周围作业区域扫描无遮拦。

S3：将所采集的位置参考单元的数据转换为车辆中心坐标系P下的数据。

位置参考单元的数据指的是位置参考单元的特征数据，在本申请中，具体指空轨立柱L的特征数据，即，数据集A。

即，如上所述的，参考图3，数据集A为属于空轨立柱L的、与IGV侧面平行的侧面的远端棱柱上的点集。

在一种实施方式中，IGV上的一个第一激光扫描仪能够采集在其激光坐标系下的空轨立柱L的特征数据，即一组数据集A。

此实施方式下的数据转换包括如下：调用预存储的第一激光扫描仪对应的位姿输入参数（记为{M1}），将激光坐标系下的数据集A进行转换，以获取车辆中心坐标系P（X,Y,Z）下的数据集，记为{W1}。

在一种实施方式，IGV上的三个第一激光扫描仪能够采集在各自激光坐标系下的空轨立柱L的特征数据，即，多组数据集A。

此实施方式下的数据转换包括如下：调用预存储的各第一激光扫描仪对应的位姿输入参数（记为{M1,M2,M3}），将各自激光坐标系下的多组数据集A分别进行转换，以获取车辆中心坐标系P（X,Y,Z）下的数据集，记为{W1,W2,W3}。

S4：根据转换后的数据，获取IGV在车辆中心坐标系P中相对位置参考单元的位置。

根据S3中所获取到的转换后的数据集，获取属于空轨立柱L的、与IGV侧面平行的侧面的远端棱柱上的点（即，空轨立柱L的特征数据）在车辆中心坐标系P下的数据集的X坐标和Y坐标，并计算所有数据集中各数据的X坐标的X平均值AveX、以及Y坐标的Y平均值AveY。

如下，将举例两种实施方式描述如上计算方式。

在一种实施方式中，IGV上存在一个能够采集空轨立柱L的特征数据的第一激光扫描仪时，空轨立柱L的特征数据在车辆中心坐标系P下的数据集{W1}。

选取数据集{W1}中的所有点的X坐标和Y坐标。

计算所有点的X坐标的X平均值AveX、以及Y坐标的Y平均值AveY。

在另一种实施方式中，IGV上存在三个能够采集空轨立柱L的特征数据的第一激光扫描仪时，空轨立柱L的特征数据在车辆中心坐标系P下的数据集{W1,W2,W3}。

选取数据集{W1,W2,W3}中的所有点的X坐标和Y坐标。

计算所有点的X坐标的X平均值AveX、以及Y坐标的Y平均值AveY。

因此，S4中的位置可以认为是（AveX，AveY，Z），由于在引导对位过程中，不关心Z值，因此，在此处不做赘述。

S5：根据该位置和IGV在车辆中心坐标系中相对位置参考单元的基准位置，获取IGV相对位置参考单元的相对偏差。

在对IGV引导对位之前，会事先设定好基准位置，作为引导对位的参考位置。

在本申请中，基准位置即是作业线交互点位置（也即，空轨两相邻空轨立柱之间的中心位置）。

在获取基准位置之前，需要将IGV处于急转位置，在此位置处，利用IGV上的至少一个第一激光扫描仪对IGV一侧空轨立柱L进行数据采集，以获取空轨立柱L的特征数据，从而计算基准位置。

获取基准位置与引导对位过程中获取IGV在车辆中心坐标系P中相对位置的处理方式是一致的，简要描述如下。

（1）将IGV位于作业线交互点位置处。

（2）获取属于空轨立柱的、与IGV侧面平行的侧面的远端棱柱上的点在激光坐标系下的数据集。

此处，在一种实施方式中，IGV上的一个第一激光扫描仪能够采集在其激光坐标系下的空轨立柱L的特征数据，即一组数据集A。

在一种实施方式，IGV上的三个第一激光扫描仪能够采集在各自激光坐标系下的空轨立柱L的特征数据，即，多组数据集A。

（3）根据对应的位姿输入参数，将激光坐标系下的数据集进行转换。

在一种实施方式下的数据转换包括如下：调用预存储的第一激光扫描仪对应的位姿输入参数（记为{M1}），将激光坐标系下的数据集A进行转换，以获取车辆中心坐标系P（X,Y,Z）下的数据集，记为{W1}。

在另一种实施方式下的数据转换包括如下：调用预存储的各第一激光扫描仪对应的位姿输入参数（记为{M1,M2,M3}），将各自激光坐标系下的多组数据集A分别进行转换，以获取车辆中心坐标系P（X,Y,Z）下的数据集，记为{W1,W2,W3}。

（4）获取转换后的、在车辆中心坐标系下的数据集的X坐标和Y坐标。

在一种实施例中，IGV上存在一个能够采集空轨立柱L的特征数据的第一激光扫描仪时，空轨立柱L的特征数据在车辆中心坐标系P下的数据集{W1}。

选取数据集{W1}中所有点的X坐标和Y坐标。

在另一种实施方式中，IGV上存在三个能够采集空轨立柱L的特征数据的第一激光扫描仪时，空轨立柱L的特征数据在车辆中心坐标系P下的数据集{W1,W2,W3}。

选取数据集{W1,W2,W3}中所有点的X坐标和Y坐标。

（5）获取所有数据集中各数据的X坐标的X平均值AveX'、以及Y坐标的Y平均值AveY'。

在一种实施方式中，计算{W1}中所有点的X坐标的X平均值AveX'、以及Y坐标的Y平均值AveY'。

在另一种实施方式中，计算{W1,W2,W3}中所有点的X坐标的X平均值AveX'、以及Y坐标的Y平均值AveY'。

因此，该基准位置可以认为是（AveX'，AveY'，Z'），由于在引导对位过程中，不关心Z'值，因此，在此处不做赘述。

需要说明的是，在获取基准位置时，所使用的第一激光扫描仪的数量及位置、以及位置参考单元都应与引导对位过程中的保持一致。

如上，仅需要在引导对位前获取一次基准位置即可。

S6：判断相对偏差是否位于预设允许偏差范围内，若是，进行到S8，若否，进行至S7。

IGV可能存在X轴上的偏差和/或Y轴上的偏差，因此，相对偏差需要考虑到X轴和Y轴上的引导移动。

预设允许偏差范围是根据需求设定的，在本申请中，预设允许偏差范围可以设定为（0mm，50mm）。

根据对位精度要求，可以选择设定其他的预设允许偏差范围，在此不做限值。

在本申请中，相对偏差表现为偏差距离

。

S7：根据相对偏差，控制引导IGV对位，并返回至S2。

若相对偏差U不在预设允许偏差范围内时，表示需要进行引导对位。

具体FMS向IGV发送引导对位任务，IGV移动。

IGV以移动角度R=arctan((AveY-AveY')/(AveX-AveX'))为移动方向进行引导对位，在引导对位过程中，持续返回S2进行数据采集，并计算偏差距离，直至在S6判断偏差距离

位于预设允许偏差范围内时，进行到S8。

S8：引导对位完成。

若相对偏差U在预设允许偏差范围内时，表示引导对位完成。

在完成引导对位后，IGV完成锁车并告知FMS，FMS向空轨反馈锁车完成信号。

此时，由于IGV已经完成引导对位，因此，空轨能够准确进行装卸，避免了因为IGV位置偏差较大或未到达交互区、导致空轨不能装卸及相应安全问题。

为了实现在空轨吊具作业时对装卸作业过程中的安全确认，本申请还涉及IGV和空轨交互的第二层保护策略，即，安全控制策略。

安全控制策略是在IGV引导对位完成后且开始进行装卸作业之后执行的。

在空轨吊具开始装卸作业之后，若空轨吊具进行收箱作业，在空轨吊具距离IGV上箱体顶部距离第一预设距离（例如1m、1.5m）时，执行所述安全控制策略；

若空轨吊具进行放箱作业，在空轨吊具所载箱体的底部距离IGV车体第二预设距离（例如1m、1.5m）时，执行所述安全控制策略。

其中第一预设距离和第二预设距离可以相等，也可以不相等。

参见图3，描述安全控制策略的实现。

S1'：空轨吊具四个端面上的四个第二激光扫描仪分别采集IGV车架轮廓。

具体在空轨吊具上的前后侧及左右侧端面上分别设置一个第二激光扫描仪，用于分别对空轨吊具端面垂直IGV车体超出部位轮廓进行扫描。

第二激光扫描仪选择星秒科技的高性能激光雷达产品PAVO。

例如，四个第二激光扫描仪分别标记为第二激光扫描仪A1、第二激光扫描仪A2、第三激光扫描仪A3和第四激光扫描仪A4。

第二激光扫描仪A1设置在空轨吊具的后侧端面靠左，用于扫描IGV车架轮廓（主要指IGV车架后侧轮廓）。

第二激光扫描仪A2设置在空轨吊具的前侧端面靠右，用于扫描IGV车架轮廓（主要指IGV车架前侧轮廓）。

第二激光扫描仪A3设置在空轨吊具的右侧端面靠前，用于扫描IGV车架轮廓（主要指IGV车架右侧轮廓）。

第二激光扫描仪A4设置在空轨吊具的左侧端面靠后，用于扫描IGV车架轮廓（主要指IGV车架左侧轮廓）。

在实际使用时，每个第二激光扫描仪扫描正下方的IGV车架轮廓。

以第二激光扫描仪A1获取IGV车架轮廓为例进行说明。

第二激光扫描仪A1对其正下方的IGV车架进行扫描，在平行大地且距离大地为80cm至2200cm的数据中识别属于IGV车架轮廓的点。

第二激光扫描仪的激光坐标系以垂直车辆行驶方向为X轴、车道地面为Y轴。

S2'：计算空轨吊具上四个第二激光扫描仪的激光原点至IGV上的投影分别与对应的IGV车架轮廓中四个边缘之间的距离。

第二激光扫描仪A1设置在空轨吊具的后侧端面靠左，用于扫描IGV车架轮廓（主要指IGV车架后侧轮廓），以获取第二激光扫描仪A1的激光原点M1至IGV上的投影与IGV车架轮廓的后侧边缘之间的距离S1。

第二激光扫描仪A2设置在空轨吊具的前侧端面靠右，用于扫描IGV车架轮廓（主要指IGV车架前侧轮廓），以获取第二激光扫描仪A2的激光原点M2至IGV上的投影与IGV车架轮廓的前侧边缘之间的距离S2。

第二激光扫描仪A3设置在空轨吊具的右侧端面靠前，用于扫描IGV车架轮廓（主要指IGV车架右侧轮廓），以获取第二激光扫描仪A3的激光原点M3至IGV上的投影与IGV车架轮廓的右侧边缘之间的距离S3。

第二激光扫描仪A4设置在空轨吊具的左侧端面靠后，用于扫描IGV车架轮廓（主要指IGV车架左侧轮廓），以获取第二激光扫描仪A4的激光原点M4至IGV上的投影与IGV车架轮廓的左侧边缘之间的距离S4。

在实际使用时，每个第二激光扫描仪扫描正下方的IGV车架轮廓，计算对应的距离S1/S2/S3/S4。

以第二激光扫描仪A1获取IGV车架轮廓为例进行说明。

第二激光扫描仪A1对其正下方的IGV车架进行扫描，在平行大地且距离大地为80cm至2200cm的数据中识别属于IGV车架轮廓的点，所识别的点中连成线段的各连续点为属于IGV车架相对于空轨吊具偏移距离S1的点，记该些点形成集合M。

在一种实施方式中，可以计算集合M中所有点的X坐标的平均值，作为IGV车架相对空轨吊具偏离的距离S1。

在另一种实施方式中，也可以计算集合M中每个点的偏移距离S_x（x=1、2......i......n，n为点数），然后将集合M中所有点对应的偏移距离求平均

，作为IGV车架相对空轨吊具偏离的距离S1。

针对于所提取的集合M中的第i个点Ai，其对应的偏移距离S_i可以采用如下方式进行计算：

S_i=Hi*sina*sinb；

其中Hi为激光扫描仪提取的集合M中点Ai的测距距离；a为第i条测距光线与经激光原点地面垂线之间的夹角，b为第i条扫描线所在铅垂面与用于固定第二激光扫描仪A1的空轨吊具的后侧端面之间的夹角。

同理地，可以计算距离S2、S3和S4。

S3'：判断任一距离是否小于预设限值，若是，进行到S4'，若否，进行到S5'。

预设限值是可以预先自由设定的，例如，可以设定为170mm。

在本申请中，由于第二激光扫描仪A1和第二激光扫描仪A2相对前后侧端面设置，第二激光扫描仪A3和第二激光扫描仪A4相对左右侧端面设置，因此，若S1、S2、S3和S4中任一个小于预设限值时，势必会存在大于预设限值的距离。

例如，若S1＜170mm，则S2＞170mm，此时偏差最大，因此，预设限值是下限值。

S4'：空轨吊具装卸终止。

在S1、S2、S3和S4中任一个小于预设限值时，控制空轨吊具装卸终止，避免IGV、箱体损坏等相应安全风险。

S5'：空轨吊具继续进行装卸作业。

若不存在S1、S2、S3和S4中任一个小于预设限值的情况，空轨吊具继续执行装卸作业。

在空轨装卸作业完成后，空轨吊具起升，空轨吊具到顶后触发上着床灯上锁闭锁，同时空轨向FMS发送装卸完成指令。

本申请提供的IGV和空中轨道交互安全控制方法，其能够实现IGV的自动引导对位，确保IGV和空中轨道交互安全性及可靠性；且利用空轨吊具上的四个第二激光扫描仪，在空轨吊具进行装卸作业时，对装卸作业的安全进行确认，是IGV和空轨交互双重安全保护。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种IGV和空中轨道交互安全控制方法，其特征在于，包括：

S1：IGV移动至待作业位置处，其中IGV具有车辆中心坐标系，其以车身中心位置为原点、垂直车辆行驶方向为X轴、车道地面为Y轴、垂直地面为Z轴；

S2：位于IGV上至少一个第一激光扫描仪采集位置参考单元；

S3：将所采集的位置参考单元的数据转换为所述车辆中心坐标系下的数据；

S4：根据转换后的数据，获取IGV在所述车辆中心坐标系中相对所述位置参考单元的位置；

S5：根据所述位置和IGV在所述车辆中心坐标系中相对所述位置参考单元的基准位置，获取IGV相对所述位置参考单元的相对偏差；

S6：判断所述相对偏差是否位于预设允许偏差范围内，若是，进行到S8，若否，进行至S7；

S7：根据所述相对偏差，控制引导IGV对位，并返回至S2；

S8：引导对位完成；

其中，基准位置为预设的作业线交互点位置。

2.根据权利要求1所述的IGV和空中轨道交互安全控制方法，其特征在于，所述位置参考单元选择位于待作业位置处IGV一侧的空轨立柱。

3.根据权利要求2所述的IGV和空中轨道交互安全控制方法，其特征在于，将所采集的空轨立柱的数据转换为所述车辆中心坐标系下的数据，具体通过对应预存储的至少一个第一激光扫描仪的位姿输入参数进行转换。

4.根据权利要求3所述的IGV和空中轨道交互安全控制方法，其特征在于，S4具体为：

根据转换后的数据，获取属于所述空轨立柱的、与IGV侧面平行的侧面的远端棱柱上的点在所述车辆中心坐标系下的数据集的X坐标和Y坐标；

获取所有数据集中各数据的X坐标的X平均值AveX、以及Y坐标的Y平均值AveY；

根据AveX和AveY，获取IGV在所述车辆中心坐标系中相对空轨立柱的位置。

5.根据权利要求4所述的IGV和空中轨道交互安全控制方法，其特征在于，所述基准位置的获取，具体为：

将IGV置于所述作业线交互点位置处；

获取属于所述空轨立柱的、与IGV侧面平行的侧面的远端棱柱上的点在激光坐标系下的数据集；

根据对应的位姿输入参数，将激光坐标系下的数据集进行转换；

获取转换后的、在所述车辆中心坐标系下的数据集的X坐标和Y坐标；

获取所有数据集中各数据的X坐标的X平均值AveX'、以及Y坐标的Y平均值AveY'；

根据AveX'和AveY'，获取IGV在所述车辆中心坐标系中相对空轨立柱的基准位置。

6.根据权利要求5所述的IGV和空中轨道交互安全控制方法，其特征在于，S5的相对偏差包括偏差距离，所述偏差距离U计算如下：

偏差距离

。

7.根据权利要求1所述的IGV和空中轨道交互安全控制方法，其特征在于，所述IGV和空中轨道交互安全控制方法还包括：在IGV引导对位完成后且与空轨吊具进行交互作业之前所执行的安全控制策略，所述安全控制策略包括：

空轨吊具上四个第二激光扫描仪分别采集IGV车架轮廓；

计算空轨吊具上四个第二激光扫描仪的激光原点至IGV上的投影分别与对应的IGV车架四个边缘之间的距离；

存在一个距离小于预设限值时，空轨吊具装卸终止；

其中四个第二激光扫描仪分别安装在所述空轨吊具的前后侧及左右侧端面上。

8.根据权利要求7所述的IGV和空中轨道交互安全控制方法，其特征在于，若空轨吊具进行收箱作业，在空轨吊具距离IGV上箱体顶部距离第一预设距离时，执行所述安全控制策略；

若空轨吊具进行放箱作业，在空轨吊具所载箱体的底部距离IGV车体第二预设距离时，执行所述安全控制策略。

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