CN201161875Y - 桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置 - Google Patents

桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型专利公开了桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置，在桥吊下集卡车道上方的横梁上安装垂直集卡车道平面内旋转的云台和平行集卡车道平面内旋转的云台，在垂直集卡车道平面内旋转的云台上安装激光扫描测距仪和摄像机，激光沿着集卡车道方向对集卡或集装箱顶面扫描测距，摄像机对准集卡工作车道摄像，在平行集卡车道平面内旋转的云台上安装激光扫描测距仪，激光对集装箱前后侧面沿集卡车道垂直方向扫描测距，显示屏安装在车道两侧横梁上，主控机将测得的集卡偏离起吊点的距离显示在显示屏上，测得集卡状态和位置信息传输给桥吊的PLC，参与吊具伸缩和两个吊具之间的距离位置控制，工控机将图像识别的箱号信息传输给管理系统。本装置的效果是：提高集装箱桥吊双箱吊具的装卸效率。

Description

桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置
所属技术领域
本实用新型涉及用于集装箱装卸作业中集卡与吊具的前后对位和集装箱与吊具的对位，吊具锁头的位置控制和双吊具之间的距离位置控制和箱号识别监控，尤其适合港口集装箱桥吊双箱吊具吊运集装箱装卸作业。
背景技术
目前集装箱卡车与桥吊吊具的对位装置：用光电接受传感器进行集装箱位置的测定，其基本原理是在桥吊侧面横梁下安装对射光幕，当集卡进入桥吊待吊区域，集装箱遮挡光幕，测定此时集装箱的位置。这种方法不能显示集装箱与桥吊起吊点的偏差距离，司机很难捕捉集卡基准停车位置，只能对单车道集卡对位，其他车道集卡通过不能正常工作，能对重载集卡对位，无法对空载集卡对位。采用图像软件分析的方法，其基本原理是采用摄像取得的图像与标准集装箱对位模块图像比较分析，测定集卡位置。这种方法是间接测距，受气候和光照的影响，没有测距精度。采用光反射原理法，该方法采用光电传感器，在集卡大梁上贴反光板，通过红外光束反射检测集卡位置。该方法能对空载集卡对位，红外光遮挡，不能正常工作。以上集卡对位的方法都不能参与吊具锁头的控制、双吊具之间的距离位置控制和集卡对位的图像监控。
发明内容
为了实现双吊具桥吊下多通道集装箱卡车的对位、吊具锁头的位置控制、双吊具之间的距离控制和箱号识别监控，在桥吊车道上方的横梁中央安装两组旋转云台和激光扫描测距仪，一组云台的转动轴平行子集卡车道方向，该云台在垂直集卡车道方向的平面内旋转，激光扫描测距仪和摄像机安装在云台上，云台带动激光扫描测距仪和摄像机转动，激光扫描测距仪沿集卡车道方向对集卡或集装箱顶面扫描测距，实现对桥吊下多通道集卡与吊具的对位，测得两个20英尺集装箱之间的前后间隔距离信息通过通讯接口传输给桥吊的PLC，参与吊具锁头的位置控制，摄像机对着集装箱顶面和前或后侧面摄像，桥吊司机在驾驶房实时观察吊具与集装箱对位状况，通过工控机图像监控识别集装箱箱号；另一组云台的转动轴垂直于集卡车道方向，该云台在垂直地面并且平行于集卡车道的平面内旋转，激光扫描测距仪安装在云台上，云台带动激光扫描测距仪转动，激光扫描测距仪沿集卡车道垂直方向对集装箱前、后侧面扫描测距，测得两个集装箱之间的左右间隔距离信息通过通讯接口传输给桥吊的PLC，参与两个吊具之间的距离位置控制。本实用新型提供一种通过控制云台转动，激光对桥吊下多车道内的集卡和集装箱顶面扫描测距和对集装箱前后侧面的扫描测距，实现集卡与吊具的对位和集装箱与吊具的对位，并参与吊具锁头位置的控制和双吊具之间的距离位置的控制，通过摄像机对桥吊下集卡车道的摄像，实现集装箱吊具对位图像监控和箱号识别装置。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
本实用新型桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置，其特点是：它包括：激光扫描测距仪、垂直集卡车道平面内旋转的云台、平行集卡车道平面内旋转的云台、主控机、显示屏、控制器、摄像机和工控机。
所述的激光扫描测距仪装在垂直集卡车道平面内旋转的云台和平行集卡车道平面内旋转的云台上；所述的摄像机装在垂直集卡车道平面内旋转的云台上；所述的垂直集卡车道平面内旋转的云台装在桥吊下集卡车道上方的一侧横梁上，其转动轴平行于集卡车道方向，云台在垂直集卡车道方向的平面内转动；所述的平行集卡车道平面内旋转的云台装在桥吊下集卡车道上方的两侧横梁上，其转动轴垂直于集卡车道方向，云台在垂直于地面并且平行于集卡车道的平面内转动；所述的主控机装在集卡车道上方的横梁上；所述的工控机装在桥吊驾驶房内；所述的显示屏装在集卡车道海陆两侧桥吊横梁的侧面和海侧桥吊横梁上；所述的控制器装在桥吊下车道的侧面。
控制器设定集卡单车道作业，主控机控制垂直集卡车道平面内旋转的云台带动激光扫描测距仪和摄像机旋转一定的角度，使激光扫描测距仪对准设定的工作车道沿着集卡车道方向对集卡或集装箱顶面扫描测距，扫描测距面平行于集卡车道方向，对车道上的空载集卡或集卡车上不同尺寸的集装箱测距，主控机将集装箱基准起吊位置信息储存在存储器中作为标准依据，将测得的数据通过主控机的计算和分析，判定空载集卡或集卡车上集装箱的位置，同时把空载集卡或集卡车上的集装箱偏离桥吊起吊点的距离数据、车道号及提示司机集卡向前、向后或停的中文信息显示在发光二极管显示屏上。当集卡同时装载两个20英尺集装箱时，主控机把测得的两个20英尺集装箱之间的间隙距离信息通过通讯接口传输给桥吊的PLC，参与吊具锁头位置的控制；装在垂直集卡车道平面内旋转的云台上的摄像机跟随云台转动，摄像机的镜头对准集卡工作车道摄像，桥吊司机通过安装在驾驶房内的工控机的监视器实时看到吊具锁头与集装箱的对位或吊具吊运集装箱装车图像，工控机通过摄像机摄到的集装箱箱号图像进行软件分析，识别出集装箱箱号通过通讯接口传输给集装箱管理系统并显示在工控机的监视器上。
双起升吊具桥吊作业时，控制器设定集卡双车道作业，主控机控制两台垂直集卡车道平面内旋转的云台分别带动两台激光扫描测距仪和两台摄像机转动一定的角度，使两台激光扫描测距仪分别对准设定的两条车道沿着集卡车道方向对集卡或集装箱顶面扫描测距，扫描测距面平行于集卡车道方向，主控机工作过程和控制方式、显示屏显示方式与集卡单车道作业相同，显示屏有两组，每一组显示一条车道的集卡对位信息；同时两台摄像机跟随垂直集卡车道平面内旋转云台的转动，使两台摄像机镜头分别对准两条集卡工作车道摄像，工控机工作过程和工作方式与集卡单车道作业相同。
双起升吊具桥吊作业时，当两辆集卡装载集装箱分别停在两条车道的吊具起吊位置时，主控机分别控制安装在车道上方两侧横梁上的两台平行集卡车道平面内旋转的云台转动一定的角度，使激光扫描测距仪分别对准集卡车上的集装箱前侧面和后侧面沿集卡车道垂直方向扫描测距，扫描测距面应平行于集卡车道的垂直方向，将测得的两个并排集装箱横向之间的左右间隔距离信息通过通讯接口传输给桥吊的PLC，参与两个吊具之间的距离位置控制。
本装置通过垂直集卡车道平面内旋转的云台的转动，激光扫描测距仪可对桥吊下六条车道进行激光扫描测距，通过激光对集卡和集装箱顶面的扫描测距，根据测得集卡和集装箱的形状及位置，自动判定集卡在桥吊下的准确停车位置，提供两个20英尺集装箱之间前后间隙距离信息；通过垂直集卡车道平面内旋转的云台的转动，摄像机可对桥吊下六条车道进行摄像，实现吊具对位图像监控和集装箱的箱号识别；通过平行集卡车道平面内旋转云台的转动，激光扫描测距仪对集装箱前、后侧面的扫描测距，提供两个并排集装箱之间的左右间隔距离信息，参与桥吊吊具锁头位置控制和两个吊具之间的距离控制。本装置可实现桥吊下一条车道上集卡对位和提示信息显示，也可同时实现桥吊下两条车道上集卡对位和提示信息显示。
由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：集装箱卡车在桥吊下提前准确停在起吊位置，减轻司机的劳动强度，消除安全隐患，提供集卡或集装箱位置信息和箱号信息，参与桥吊吊具的控制，提高集装箱桥吊双箱吊具吊运集装箱装卸的生产效率。
附图说明
图1桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置示意图
图2激光对集装箱前后侧面扫描测距示意图
图3激光对集装箱顶面扫描测距示意图
图4集卡激光对位及吊具控制原理示意图
图5垂直集卡车道平面内旋转的云台示意图
图6平行集卡车道平面内旋转的云台示意图
以下结合附图对本实用新型作进一步说明：
桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置，如图1，图2所示，其特点是，它包括：激光扫描测距仪(1)、垂直集卡车道平面内旋转的云台(2)、激光扫描测距仪(3)、垂直集卡车道平面内旋转的云台(4)、激光扫描测距仪(5)、平行集卡车道平面内旋转的云台(6)、激光扫描测距仪(7)、平行集卡车道平面内旋转的云台(8)、显示屏(9)、显示屏(10)、显示屏(11)主控机(12)、控制器(13)、摄像机(14)、摄像机(15)和工控机(16)。
附图中，集卡车道(17)、横梁(18)、横梁(19)、桥吊(20)、海侧横梁(21)、陆侧横梁(22)、集卡工作车道(23)、集卡(24)、集装箱(25)、集卡(26)、20英尺集装箱(27)、20英尺集装箱(28)、吊具(29)、锁头(30)、集卡工作车道(31)、集卡(32)、集装箱(33)、吊具(34)、吊具(35)、PLC(36)、驾驶房(37)、管理系统(38)、转动轴(39)、转动轴(40)。
具体实施方式
如图5所示，所述的激光扫描测距仪(1)和摄像机(14)装在垂直集卡车道平面内旋转的云台(2)上，所述的激光扫描测距仪(3)和摄像机(15)装在垂直集卡车道平面内旋转的云台(4)上。
如图6所示，所述的激光扫描测距仪(5)装在平行集卡车道平面内旋转的云台(6)上；所述的激光扫描测距仪(7)装在平行集卡车道平面内旋转的云台(8)上。
如图1、图5所示，所述的垂直集卡车道平面内旋转的云台(2)、(4)装在桥吊下集卡车道(17)上方的一侧横梁(18)上，垂直集卡车道平面内旋转的云台(2)、(4)的转动轴(39)平行于集卡车道(17)方向，云台(2)、(4)在垂直集卡车道(17)方向的平面内转动。
如图2、图6所示，所述的平行集卡车道平面内旋转的云台(6)装在桥吊下集卡车道(17)上方的一侧横梁(18)上，所述的平行集卡车道平面内旋转的云台(8)装在桥吊下集卡车道(17)上方的另一侧横梁(19)上，平行集卡车道平面内旋转的云台(6)、(8)的转动轴(40)垂直于集卡车道(17)方向，云台(6)、(8)在垂直于地面并且平行于集卡车道的平面内转动。
如图1、图2所示，所述的主控箱(12)装在集卡车道(17)上方的横梁(18)上，所述的工控机(16)装在桥吊(20)的驾驶房(37)内，所述的显示屏(9)装在桥吊(20)海侧横梁(21)侧面、所述的显示屏(10)装在桥吊(20)陆侧横梁(22)侧面，所述的显示屏(11)装在桥吊(20)海侧横梁(21)上，所述的控制器(13)装在桥吊(20)下车道(17)的侧面。
桥吊(20)单吊具作业时，如图1、图2、图4所示，控制器(13)设定集卡车道(23)作业，主控机(12)控制在垂直车道平面内旋转的云台(2)带动激光扫描测距仪(1)和摄像机(14)转动一定的角度，使激光扫描测距仪(1)对准设定的工作车道(23)沿着集卡车道(23)方向扫描测距，扫描测距面平行于集卡车道(17)方向。当集装箱装船作业时，激光扫描测距仪(1)对集装箱(25)顶面扫描测距，当集装箱卸船作业时，激光扫描测距仪(1)对集卡(24)的台面测距，主控机(12)将吊具与集卡和吊具与集装箱对位信息储存在存储器中作为标准依据，将测得的数据通过主控机(12)的计算和分析，判定集卡(24)或集装箱(25)的位置，同时把集卡(24)或集装箱(25)偏离桥吊起吊点的距离数据、车道号及提示司机集卡向前、向后或停的中文信息显示在发光二极管显示屏(9)、(10)、(11)上；装在垂直车道平面内旋转的云台(2)上的摄像机(14)跟随云台(2)转动，摄像机(14)的镜头对准集卡工作车道(23)摄像，桥吊司机通过安装在驾驶房(37)内的工控机(16)的监视器实时看到吊具(34)与集装箱(25)的对位图像，工控机(16)通过摄像机(14)摄到的集装箱(25)箱号图像进行软件分析，识别出集装箱(25)的箱号传输给集装箱管理系统(38)并显示在工控机(16)的监视器上。
如图3、图4所示，当集卡(26)同时装载两个20英尺集装箱(27)、(28)时，主控机(12)把测得的两个20英尺集装箱(27)、(28)之间的间隙距离信息通过通讯接口传输给桥吊(20)的PLC(36)，参与吊具(29)的锁头(30)位置的控制。
桥吊(20)双吊具作业时，如图1所示，控制器(13)设定集卡车道(23)和集卡车道(31)作业，主控机(12)控制垂直车道平面内旋转的云台(2)带动激光扫描测距仪(1)和摄像机(14)旋转一定的角度，使激光扫描测距仪(1)对准设定的车道(23)沿着集卡车道(23)方向，对集装箱(25)顶面扫描测距，，扫描测距面平行于集卡车道(17)方向，摄像机(14)对准设定车道(23)摄像；同时主控机(12)控制垂直车道平面内旋转的云台(4)带动激光扫描测距仪(3)和摄像机(15)转动一定的角度，使激光扫描测距仪(3)对准设定的车道(31)沿着集卡车道(31)方向，对集装箱(33)顶面扫描测距，，扫描测距面平行于集卡车道(17)方向，摄像机(15)对准设定车道(31)摄像，主控机(12)和工控机(16)的工作过程和控制方式、显示屏(9)、(10)、(11)显示方式与集卡单车道作业相同，显示屏(9)、(10)、(11)有两组，每一组显示一条车道的集卡对位信息。
如图1、图2、图4所示，双起升吊具桥吊作业时，当集卡(24)装载集装箱(25)停在车道(23)的吊具(34)起吊位置，集卡(32)装载集装箱(33)停在车道(31)的吊具(35)起吊位置时，主控机(12)控制安装在车道上方一侧横梁(18)上的平行集卡车道平面内旋转的云台(6)转动一定的角度，使激光扫描测距仪(5)对准集卡(24)车上的集装箱(25)和集卡(32)车上的集装箱(33)后侧面沿集卡车道(17)垂直方向扫描测距，扫描测距面平行于集卡车道(17)的垂直方向，主控机(12)控制安装在车道上方另一侧横梁(19)上的平行集卡车道平面内旋转的云台(8)转动一定的角度，使激光扫描测距仪(7)对准集卡(24)车上的集装箱(25)和集卡(32)车上的集装箱(33)前侧面沿集卡车道(17)垂直方向扫描测距，扫描测距面平行集卡车道(17)的垂直方向，将测得的并排的集装箱(25)和集装箱(33)横向之间的左右间隔距离信息通过通讯接口传输给桥吊(20)的PLC(36)，参与吊具(34)和吊具(35)之间的距离位置控制，使吊具(34)对准集装箱(25)横向位置，使吊具(35)对准集装箱(33)横向位置。
如图1所示，本装置通过垂直集卡车道平面内旋转的云台(2)、(4)的转动，激光扫描测距仪(1)、(3)可对桥吊(20)下六条车道沿集卡车道方向进行激光扫描测距，摄像机(14)、(15)可对桥吊(20)下六条车道图像监控和箱号识别。如图3所示，通过平行集卡车道平面内旋转云台(6)、(8)的转动，激光扫描测距仪(5)、(7)可对桥吊(20)下六条车道上的各种尺寸的集装箱的前、后侧面沿集卡车道垂直方向扫描测距。

Claims (9)

1、桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置，其特征在于：它包括：激光扫描测距仪、垂直集卡车道平面内旋转的云台、平行集卡车道平面内旋转的云台、主控机、高亮度发光二极管显示屏、控制器、摄像机和工控机，所述的激光扫描测距仪装在垂直集卡车道平面内旋转的云台和平行集卡车道平面内旋转的云台上，所述的摄像机装在垂直集卡车道平面内旋转的云台上，所述的垂直集卡车道平面内旋转的云台装在集卡车道上方的桥吊横梁上，所述的平行集卡车道平面内旋转的云台装在集卡车道上方的桥吊两侧横梁上，所述的显示屏装在集卡车道海陆两侧桥吊横梁的侧面和海侧桥吊横梁上，所述的主控机装在集卡车道上方的横梁上，所述的工控机装在桥吊驾驶房内，所述的控制器单独装在桥吊下方车道侧面。
2、根据权利要求1所述的桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置，其特征在于，所述的垂直集卡车道平面内旋转的云台，安装方式为转动轴平行于集卡车道方向。
3、根据权利要求1所述的桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置，其特征在于，所述的平行集卡车道平面内旋转的云台，安装方式为转动轴垂直于集卡车道方向。
4、根据权利要求1所述的桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置，其特征在于，所述的激光扫描测距仪装在垂直集卡车道平面内旋转的云台上，激光扫描测距仪的安装方式为激光扫描测距面平行于集卡车道方向，覆盖桥吊下集卡车道。
5、根据权利要求1所述的桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置，其特征在于，所述的激光扫描测距仪装在平行集卡车道平面内旋转的云台上，激光扫描测距仪的安装方式为激光扫描测距面平行于集卡车道的垂直方向，覆盖桥吊下集卡车道。
6、根据权利要求1所述的桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置，其特征在于，所述的摄像机装在垂直集卡车道平面内旋转的云台上，摄像机安装方式为摄像机镜头对准集卡车道。
7、根据权利要求1所述的桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置，其特征在于，所述的主控机与桥吊PLC有通讯接口。
8、根据权利要求1所述的桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置，其特征在于，所述的工控机与集装箱管理系统有通讯接口。
9、根据权利要求1所述的桥吊下集卡激光对位及吊具控制装置，其特征在于，所述的显示屏为发光二极管显示屏。
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