CN1876554A - 相对于固定点测定活动物体位置的测定设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测定一活动物体相对于一固定物体位置的一测定设备。所述设备包括：一红外光束的发射装置46，其固定在活动物体上，用于至少部分照亮固定物体；一反射光束接收装置21，其固定在所述活动物体上，和反射光束分析装置40，41，其用于界定光束强度变化。发射装置由至少一电致发光二极管组成，其光束经聚焦，并相对于固定物体的垂直方向有角度错开。该测定设备应用于定位两物体中一个相对于另一个的位置。

Description

相对于固定点测定活动物体位置的测定设备

技术领域

[01]本发明的技术领域是测定一活动物体相对于一固定点位置的一测定设备。

[02]特别是在商业集装箱的技术领域，公知的是装备提取在船上或在存放场地上的集装箱的装置。该装置一般包括一吊车——带有在缆绳末端呈框状的横框，其框的尺寸与集装箱的上表面尺寸相对应并且还带有在集装箱四角的横框钩接装置。执行工作的操纵者不辨别横框相对于集装箱的位置。因此，其过程是通过反复尝试直到横框完全配合到集装箱。该工作方式从船到一较长的固定位置是很耗时的。同样对于在存放场地集装箱的寻取。

发明内容

[03]本发明的目的是提供一设备，其能够借助于一活动物体例如一横框，以很高的精度标识一固定物体例如集装箱的位置，并且这在很短的时间内完成。

[04]因此，本发明的目的是，测定设备，其用于测定一活动物体相对于一固定物体位置，其特征在于，所述设备包括：一红外光束的发射装置，其固定在所述活动物体上，用于至少部分地照亮所述固定物体；一反射光束的接收装置，其固定在所述活动物体上；和反射光束分析装置，以界定光束强度变化。

[05]根据一特征，所述发射装置由至少一电致发光二极管组成，该电致发光二极管的光束经聚焦。

[06]根据另一特征，光束相对于固定物体的垂直方向有角度错开。

[07]有利地，所述电致发光二极管的光束在一半柱形透镜的辅助下聚焦。

[08]根据另一特征，所述发射装置由一相互平行放置的一组电致发光二极管棒构成，一组透镜与所述电致发光二极管相联。

[09]有利地，所述电致发光二极管组与一支撑件相连，所述支撑件相对于由所述固定物体确定的水平方向倾斜一γ角度，所述的透镜组按相同的角度倾斜。

[10]更有利地，所述设备包括一电致发光二极管棒组，该电致发光二极管棒组布置在所述接收装置两侧。

[11]依然根据另一特征，所述接收装置由一线性的光电二极管式传感器构成。

[12]更有利地，所述传感器配有接收模块和集中于所述发射装置的波长的滤波模块。

[13]依然根据另一特征，所述反射光束的分析装置适用于标识不同光强的区域，以便侦测所述固定物体的存在和其位置。

[14]依然根据另一特征，所述发射装置由脉冲供给，从而以间歇的方式照亮所述固定物体。

[15]本发明同样涉及根据本发明的设备的一使用方法，其特征在于，借助于电致发光二极管，照亮所述固定物体；分析反射光束，以确定不同的亮度范围；测定代表着固定物体的存在信息的强亮度区域；在记忆体中记录该信息；并且，在固定物体的几个不同代表点，重复相同的步骤。

[16]所述设备的应用，其特征在于，所述固定物体是一集装箱，所述活动物体是呈框状的一横杆，所述杆的尺寸与面对的集装箱的表面尺寸相适合；并且在所述框的每个边放置一所述设备。

[17]符合本发明的设备的最大优点在于通过简单的分析反射光束来侦测与固定物体没有接触的物体。

[18]另外的一个优点在于，设备能够加装到一密封的整体件中并且没有活动部件，这使得能在含盐的环境中使用。

[19]另外的一个优点在于，所述设备对固定物体的表面是不敏感的，不论它是新的，旧的，有漆的或生锈的。

[20]另外的一个优点在于，系统能加装一自动的功能来分析环境的反射光，并因此易于在各种情况下的侦测。

附图说明

[21]本发明的其它特征、细节和优点在后面的作为与附图相关的示例给出的描述中更加清楚地显现。

[22]图1示出一符合本发明的设备的布置示意性实例，

[23]图2示出通过两个相互靠近放置的电致发光二极管发射的光束，

[24]图3示出由一测量传感器接收的光束形式，该传感器对着并且远离沿着第一方向的光发射系统放置。

[25]图4示出符合沿着与第一方向垂直的一方向的光束形式，

[26]图5是一示出所述设备的机械结构的剖面图，

[27]图6是一包含有符合本发明设备的箱体的剖面图，该箱体作为使用所述设备的实例。

[28]图7和图8示出光束发射器的聚焦透镜的实施方式，且

[29]图9示出一符合本发明设备的组织框图。

具体实施方式

[30]图1中，示出一固定物体1，例如能是一集装箱，其放置在船上或存放场地上，并希望确保其搬运。为此，在一活动物体2的帮助下，保证装载该固定物体，以把该物体从一点移动到另一点。所述活动物体2例如是一呈框状的挂梁(palonnier)——该挂梁与集装箱的上表面4的形状贴合。在活动物体上固定一用于测定集装箱1位置的设备3。优选地，该设备3放置在框的外边缘上。该设备发射一光束5——其要射到集装箱1的表面4的一区域7’上，光束的用虚线示出的另外一个区域7”对应于光的散射，或者对应于由一表面产生的微弱的反射——该表面位于一低于表面4所在高度的高度处的。下面要描述的计算装置能够侦测到所述两个不同反射区域的分隔线，并因此测定集装箱1的表面4的一棱。可以理解的是，通过合理地在活动物体2上放置传感器6，就能够测定集装箱不同的棱，并且能以确定的方式，非常快地引导活动物体到达固定物体上方，以在此类物体的搬运过程中赢得相当可观的时间。因此，按照本发明，可应用同步侦测的原理。

[31]为了侦测固定物体1的棱，按照图2，可使用一电致发光二极管8，该电致发光二极管的光束9限定一约为几个度数的有效角。该图所示的剖面图是按一与所述图的平面一致的第一平面剖切而成，并且示出光束的炫亮部分(partie  étalée)。该光束通过透镜11聚焦——这将在后面解释，以获得一角度β，大小为1°，正如在图4中示出，所述图4按垂直于第一平面的第二平面显示。本发明的聚焦能减少光束的尺寸，并因此也就减少反射表面的尺寸。在图2中，还示出两个电致发光二极管8和8’的组合，它们相互有间距地分布，并发射两个光束9和9’，每个都沿着一8°的有效角发射。当反射光束被一传感器接收时，就能获得这两个光束的组合，正如在图3中所示。同样，通过使用两个电致发光二极管8和8’，就能获得由二极管8”沿一接收角产生的一光束9”，所述二极管8”是唯一，所述接收角相当于两倍的传感器的角度，在描述的实例中是16°。在图2中，还示出一特定的装置，其中，在由两个倾斜的连接部分组成的支撑件10上具有两个电致发光二极管。该倾斜能使反射光束在中心和在边缘的特性很好地一致。

[32]图5是本发明具体实施例的剖面图，其示出一箱体的盖子12，其相对于图6进行描述，在所述盖子12上，要固定一外夹板13和一内夹板14。在外夹板13上，固定一透镜支撑件15，其平坦表面向经过轴XX的中平面两侧倾斜。倾斜角γ在1°到6°之间。一放置在支撑件15和夹板13之间的连接件16保证这两个构件之间的密封性。内夹板14同样接收一支撑件17，电致发光二极管就固定在所述支撑件上。所述构件件的组件由螺钉固定。

[33]在图6中，示出一箱体18的剖面图，该箱体并入本发明的设备的构成元件的组件，且在该箱体上固定所述盖子12。该箱体呈近似的平行六面体的形状。支撑件17呈一电路板的形式，在该情况下，该支撑件17支撑按六排放置的电致发光二极管19。两组电致发光二极管都放置在该箱体中以组合光束，如已在与图3相关的解释那样。这两组电致发光二极管构成发射装置3，其好处已经在与图3相关的描述中解释。所述电路板平行于支撑件15放置，因此，与支撑件15一样，倾斜相同的角度γ。该倾斜能够消除垂直地反射到固定物体上的光束，并且不会使传感器饱和。在支撑件15和盖子12之间，放置一滤镜20，用于定着(fixer)电致发光二极管19的长波。在箱体18的中间部分，设计成固定一接收装置21，该接收装置由一光电二极管22、一聚焦透镜23、一滤镜24和一可选择的保护窗25构成。在图中，还能看到用于提供电流的箱体的连接器26。箱体能获得非常好的密封，以阻止盐类的腐蚀。当然，活动物体上的固定瓜用于将它们整体连接。

[34]图7和8示出呈板31形状的半柱形(semi-cylindriques)透镜30的实施例。该透镜30都按相联的方式模制在一起，并具有一隆起面32，以聚集光束。有利地，板31为透明的塑料材料。该板31配有穿孔33，以便固定在其支撑件15上。

[35]图9示出箱体18组成部分的示意框图，在该箱体中组分件的整体件被插入。正如在前面指出，接收装置21由光电二极管22、聚焦透镜23、和滤镜24构成。该整体件构成一光电二极管式线性传感器。装置21构成符合本发明设备的取景构件(organe de vision)。该装置能探测由透镜23聚焦的点的对齐，以扫掠足够10°的场。滤镜24是一集中于发射模块46的波长的通频带(passe bande)滤镜。接收的光束被引向一模块40或发光器，其作用是数字化它的型面(profil)。产生的电信号被发送到一计算器41中，该计算器分析此信号，以分析固定物体的亮的、暗的或不透明的反射范围，并因此测定该固定物体的边缘。模块40和41构成反射光束的分析装置。传递的信息被传递到能够与操作者交换信息的通信模块42。在输出端，该模块42给出执行计算后的结果、由传感器侦测到的误差、和该传感器的状态和存在。在输入端，该模块42接受与放置在活动物体上的传感器整体件同步的脉冲信号、适合大气环境条件的计算参数的脉冲、和操作者特别的配置命令。所述元件的供电电流通过供电模块43提供，例如电压为24伏特的直流电流。模块43同样供应同步侦测控制模块44，以同步发光器模块46的光发射。该发光模块46合并与滤镜24相同波长的红外电致发光二极管的板31。在模块44和46之间插入一脉冲器模块45，该脉冲器模块的作用是脉冲输送(pulser)模块46的供应，并且也避免持续的二极管19供电。正如在图上显示的，模块45和40通过模块44保持同步。

[36]可能的是，合并模块43，42，41，40，44，45在单一的同块电路板。模块21成为一机械柱筒的形式，在该模块上粘有滤镜24和透镜23。

[37]符合本发明的设备功能如下。电致发光二极管19发射一脉冲红外光束，该光束要在位于其下方并且几乎位于垂直下方的固定物体上反射。光束能出现在固定物体表面之外，或完全在该表面上，还或者在跨接位置(cheval)——也就是说在物体的棱的位置。对由模块41反射的光束的分析可以知道：相对于固定物体，设备处于什么位置，并因而也知道活动物体处于什么位置。固定物体的棱被视为象一非常亮的区域到非常暗的区域的过渡区。结合来自多个设备的信息，能容易地控制活动物体相对于固定物体的位置。

Claims (12)

1.测定设备，其用于测定一活动物体(2)相对于一固定物体(1)的位置，

其特征在于，所述设备包括：一红外光束的发射装置(3)，其固定在所述活动物体上，用于至少部分地照亮所述固定物体；一反射光束的接收装置(6)，其固定在所述活动物体上；和反射光束分析装置(40，41)，以界定光束强度变化。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述发射装置(3)由至少一电致发光二极管(19)组成，该电致发光二极管的光束经聚焦。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述电致发光二极管(19)的光束借助于一半柱形透镜(11)聚焦。

4.如权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述发射装置(3)由一组相互平行放置的电致发光二极管棒(17，19)构成，一透镜组(11)与所述电致发光二极管(19)相联。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述电致发光二极管(19)组与一支撑件(17)相连，所述支撑件相对于由所述固定物体(1)确定的水平方向倾斜一γ角度，所述的透镜组(11)按相同的角度倾斜。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备包括一电致发光二极管棒组，该电致发光二极管棒组布置在所述接收装置(6)两侧。

7.如上述权利要求中中任一项所述的设备，其特征在于，所述接收装置(6)由一线性的光电二极管式传感器(22)构成。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述传感器(22)配有以所述发射装置(3)的波长为中心的滤波和接收模块(23，24)。

9.如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述反射光束的分析装置(40，41)适用于标识不同光强的区域，以便侦测所述固定物体(1)的存在和其位置。

10.如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述发射装置(3)由脉冲供给，从而以间歇的方式照亮所述固定物体(1)。

11.如上述权利要求中任一项所述的设备的使用方法，其特征在于，借助于电致发光二极管(19)，照亮固定物体(1)；分析反射光束，以确定不同的亮度范围；测定代表着固定物体的存在信息的强亮度区域；在记忆体中记录该信息；并且，在所述固定物体的多个代表点，重复相同的步骤。

12.如权利要求1至10中任一项所述的设备的应用，其特征在于，所述固定物体(1)是一集装箱；所述活动物体(2)是呈框状的一横杆，所述杆的尺寸与面对的集装箱表面的尺寸相适合；并且在所述框的每个边放置一根据本发明的设备。

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