CN207209817U - 自动化正面吊 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自动化正面吊，涉及工程机械自动化领域。其包括正面吊本体、工控机、卫星定位系统以及视觉传感器，将工控机用于接收中控室发送的包括当前集装箱位置和当前集装箱箱号的当前调度指令，卫星定位系统用于确定当前正面吊位置，工控机用于根据当前集装箱位置和当前正面吊位置，计算行驶机构的行驶路线，正面吊主控制器用于根据行驶路线控制行驶机构移动到集装箱处，视觉传感器用于当行驶机构移动到集装箱处时，采集集装箱的箱号和锁孔位置，工控机用于在判断箱号和当前集装箱箱号相同时，发送指令至正面吊主控制器控制臂架驱动吊具插入锁孔位置对应的锁孔。本实用新型能够实现在无人操作且无轨道的情况下自动装卸集装箱。

Description

自动化正面吊

技术领域

本实用新型涉及工程机械自动化领域，具体而言，涉及一种自动化正面吊。

背景技术

随着全球化经济发展，集装箱物流运输增长快速，为了提高码头装卸集装箱的效率和节省人力的需要，从1993年荷兰鹿特丹港ECT码头投入运行开始，世界各地对自动化码头的探索及实践不断深入，取得了很多成果。当前，自动化和智能化码头已成为全球大型集装箱港口的发展趋势。我国的自动化集装箱码头近年发展迅速，厦门远洋码头、青岛港、上海港先后规划建设自动化集装箱码头，并都在紧锣密鼓的建设或调试中。

目前，自动化码头主要在堆场用轨道吊和AGV小车实现自动化堆码作业的，但是在集装箱转场时程序繁琐和堆场龙门吊维修时就要一种补充设备来填补，所以要一种可以灵活转场和可以不在轨道上运行的自动化集装箱调运设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动化正面吊，其能够实现在无人操作且无轨道的情况下自动装卸集装箱。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例提供了一种自动化正面吊，其包括正面吊本体、工控机、卫星定位系统以及视觉传感器，所述正面吊本体包括行驶机构、臂架、吊具以及正面吊主控制器，所述臂架分别与所述吊具和所述行驶机构连接，所述工控机设置于所述正面吊本体上，所述卫星定位系统设置于所述行驶机构上，所述视觉传感器设置于所述吊具上，所述工控机分别与所述卫星定位系统、所述视觉传感器以及所述正面吊主控制器连接，其中：所述工控机用于接收中控室发送的当前调度指令，所述当前调度指令包括当前集装箱位置和当前集装箱箱号；所述卫星定位系统用于确定所述正面吊本体的当前正面吊位置；所述工控机用于根据所述当前集装箱位置和所述当前正面吊位置，计算所述行驶机构从所述当前正面吊位置到所述当前集装箱位置的行驶路线；所述正面吊主控制器用于根据所述行驶路线控制所述行驶机构移动到集装箱处；所述视觉传感器用于当所述行驶机构移动到所述集装箱处时，采集所述集装箱的箱号和所述集装箱的锁孔位置，并将所述箱号和所述锁孔位置发送至所述工控机；所述工控机用于在判断所述箱号和所述当前集装箱箱号相同时，发送指令信息至所述正面吊主控制器，以使所述正面吊主控制器控制所述臂架驱动所述吊具插入所述锁孔位置对应的锁孔。

在本实用新型较佳的实施例中，上述自动化正面吊还包括至少一个第一激光雷达，所述至少一个第一激光雷达均设置于所述行驶机构上与所述工控机连接，其中：所述至少一个第一激光雷达用于扫描所述行驶路线上的障碍信息，并将所述障碍信息发送至所述工控机；所述工控机用于在判断所述障碍信息为有障碍时，发送指令信息至所述正面吊主控制器，以使所述正面吊主控制器控制所述行驶机构减速或停车。

在本实用新型较佳的实施例中，上述自动化正面吊还包括第二激光雷达，所述第二激光雷达设置于所述吊具上与所述工控机连接，其中：所述第二激光雷达用于当所述行驶机构移动到所述集装箱处时，扫描所述集装箱的外形，并将所述集装箱的外形发送至所述工控机；所述工控机用于根据所述集装箱的外形生成所述吊具的移动轨迹，发送所述移动轨迹至所述正面吊主控制器，以使所述正面吊主控制器控制所述吊具按所述移动轨迹插入所述锁孔。

在本实用新型较佳的实施例中，上述自动化正面吊还包括RFID磁点传感器，所述RFID磁点传感器设置于所述正面吊本体上与所述工控机连接，其中：所述RFID磁点传感器用于扫描预埋在所述行驶路线上的磁点，所述磁点内存储有位置坐标，并将所述位置坐标发送至所述工控机；所述工控机用于在判断所述位置坐标与所述当前正面吊位置不匹配时，校正所述行驶路线或发出报警提示。

在本实用新型较佳的实施例中，上述自动化正面吊还包括CCTV监控系统，所述CCTV监控系统与所述工控机连接，其中：所述CCTV监控系统用于获取所述正面吊本体的图像信息，将所述图像信息发送至所述工控机；所述工控机用于将所述图像信息发送至所述中控室以进行远程监控。

在本实用新型较佳的实施例中，上述自动化正面吊还包括无线通信模块，所述无线通信模块设置于所述正面吊本体上与所述工控机连接，所述工控机用于通过所述无线通信模块与所述中控室进行数据交互。

在本实用新型较佳的实施例中，上述自动化正面吊还包括长度角度传感器，所述长度角度传感器设置于所述臂架上与所述正面吊主控制器连接，其中：所述长度角度传感器用于检测所述臂架的伸出长度和俯仰角度，并将所述伸出长度和所述俯仰角度发送至所述正面吊主控制器；所述正面吊主控制器用于根据所述伸出长度和所述俯仰角度计算所述臂架的空间位置以及所述臂架的移动轨迹。

在本实用新型较佳的实施例中，上述自动化正面吊还包括显示器，所述显示器设置于所述正面吊本体上与所述正面吊主控制器连接，所述显示器用于显示所述自动化正面吊的信息。

在本实用新型较佳的实施例中，上述行驶机构包括行驶机构本体、第一比例阀以及第二比例阀，所述第一比例阀设置于所述行驶机构本体的转向先导阀上用于控制所述行驶机构本体转向，所述第二比例阀设置于所述行驶机构本体的刹车阀块上用于对所述行驶机构本体进行刹车控制。

在本实用新型较佳的实施例中，上述吊具包括吊具本体和回转编码器，所述回转编码器设置于所述吊具本体的吊具回转支撑上与所述正面吊主控制器连接，所述回转编码器用于检测所述吊具的回转角度，以使所述正面吊主控制器精确控制所述吊具的回转角度。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的自动化正面吊包括正面吊本体、工控机、卫星定位系统以及视觉传感器，正面吊本体包括行驶机构、臂架、吊具以及正面吊主控制器。通过将工控机用于接收中控室发送的当前调度指令，当前调度指令包括当前集装箱位置和当前集装箱箱号，卫星定位系统用于确定正面吊本体的当前正面吊位置，工控机用于根据当前集装箱位置和当前正面吊位置，计算行驶机构从当前正面吊位置到当前集装箱位置的行驶路线，正面吊主控制器用于根据行驶路线控制行驶机构移动到集装箱处，视觉传感器用于当行驶机构移动到集装箱处时，采集集装箱的箱号和集装箱的锁孔位置，并将箱号和锁孔位置发生制工控机，工控机用于在判断箱号和当前集装箱箱号相同时，发生指令至正面吊主控制器，使正面吊主控制器控制臂架驱动吊具插入锁孔位置对应的锁孔，从而能够实现在无人操作且无轨道的情况下自动装卸集装箱。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型实施例提供的自动化正面吊的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的自动化正面吊的一种结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的自动化正面吊的另一种结构框图；

图4为本实用新型实施例提供的自动化正面吊的第一激光雷达的工作原理示意图。

图标：100-自动化正面吊；110-正面吊本体；111-行驶机构；112-臂架；113-吊具；114-正面吊主控制器；120-工控机；130-卫星定位系统；140-视觉传感器；150-无线通信模块；160-第一激光雷达；170-第二激光雷达；180-RFID磁点传感器；190-CCTV监控系统；200-长度角度传感器；210-显示器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图1及图2，本实施例提供一种自动化正面吊100，其包括正面吊本体110、工控机120、卫星定位系统130以及视觉传感器140，其中，所述工控机120、卫星定位系统130以及视觉传感器140均设置于正面吊本体110上。

在本实施例中，所述正面吊本体110包括行驶机构111、臂架112、吊具113以及正面吊主控制器114，其中，该臂架112的一端与行驶机构111连接，臂架112远离行驶机构111的一端与吊具113连接，该正面吊主控制器114可以设置于行驶机构111、臂架112或吊具113上，在此不做限定。作为一种方式，所述正面吊本体110还可以包括阻尼油缸，该阻尼油缸设置于臂架112和吊具113之间分别与臂架112和吊具113连接。

进一步的，所述工控机120设置于正面吊本体110上，即工控机120可以设置于行驶机构111、臂架112或吊具113上，在此不做限定；卫星定位系统130设置于行驶机构111上；视觉传感器140设置于吊具113上。在本实施例中，所述工控机120分别与卫星定位系统130、视觉传感器140以及正面吊主控制器114连接，作为一种方式，工控机120通过导线分别与卫星定位系统130、视觉传感器140以及正面吊主控制器114连接，以实现数据的传输或交互。

其中，所述行驶机构111包括行驶机构本体、第一比例阀以及第二比例阀，第一比例阀设置于行驶机构本体的转向先导阀上用于控制行驶机构本体转向，第二比例阀设置于行驶机构本体的刹车阀块上用于对行驶机构本体进行刹车控制。可以理解的，在本实施例中，所述行驶机构111相对于普通的正面吊的行驶机构，转向柱和转向先导阀由液控改为电控方式，实现自动控制行驶方向，并且转向油缸上安装行程检测实现转向的闭环控制，其次，刹车踏板和刹车先导阀由液控改为电控方式，实现自动控制刹车，在刹车油路上安装压力传感器实现刹车系统的闭环控制。

其中，所述臂架112是正面吊本体110装卸集装箱的主要机构，通过控制油缸完成臂架112的俯、仰动作和臂架112的伸、缩动作。

其中，所述吊具113包括吊具本体和回转编码器，回转编码器设置于吊具本体的吊具回转支撑上与正面吊主控制器114连接，所述回转编码器用于检测吊具本体的回转角度，以使正面吊主控制器114精确控制吊具113的回转角度。可以理解的，在本实施例中，所述吊具113相对于普通的吊具，其吊具回转支撑上安装有检测吊具本体回转角度的回转编码器，这样在吊具本体对集装箱锁孔时可以精确控制吊具本体的回转角度，同时在吊具本体的侧移油缸上安装行程检测，并将吊具本体侧移电磁阀改为比例阀，从而实现吊具本体侧移动作的闭环控制。

作为本实施例的一种实施方式，该工控机120用于接收中控室发送的当前调度指令，其中，所述当前调度指令包括当前集装箱位置和当前集装箱箱号，可以理解的，所述工控机120是自动化正面吊100的核心部分，完成自动化正面吊100的大部分运算和信息处理，其中，该自动化正面吊100的大部分元器件和子系统均与其连接，因此，该工控机120应支持多种通信接口，在本实施例中，其主要使用的接口有CAN总线，RS232，RS485以及以太网等。需要说明的是，由于所述工控机120是在正面吊本体110上使用，而正面吊本体110长期处于移动状态，因此，受使用环境的影响，所述工控机120应具备较强的抗震能力和耐高温的能力。

请参照图3，其中，所述自动化正面吊100还包括无线通信模块150，该无线通信模块150设置于正面吊本体110上，并且该无线通信模块150与工控机120连接，所述工控机120用于通过无线通信模块150与中控室进行数据交互，具体的，该自动化正面吊100使用TN-LTE无线网实现和中控室进行通信，从中控室TOS系统中得到需要装卸集装箱的箱号和集装箱的位置。

进一步的，在本实施例中，该卫星定位系统130用于确定正面吊本体110的当前正面吊位置，作为一种方式，所述卫星定位系统130可以采用北斗卫星导航系统(BDS)，也可以采用美国GPS、俄罗斯GLONASS以及欧盟GALOLEIO等。具体的，在进行集装箱装卸的码头高处安装基站，通过差分运算后定位精度可以达到±10mm，测速精度达到0.2m/s，通过这种方式，正面吊本体110就可以通过该卫星定位系统130实现精确定位，通过导航引导设备行驶到相应的位置上。

其中，在行驶机构111的前端和后端分别安装卫星定位接收器，通过前、后两个定位信号的位置信息，可以确认正面吊本体110是否偏离路线，如果偏离可以及时准确的进行纠正。

进一步的，所述工控机120用于在接收到当前调度指令和当前正面吊位置之后，根据当前集装箱位置和当前正面吊位置，计算行驶机构111从当前正面吊位置到当前集装箱位置的行驶路线，具体的，该工控机120中预先存储有需要进行装卸的集装箱所处的地方的地图，获取当前集装箱位置后，在存储的地图中计算出最优的路线，引导正面吊本体110移动到当前集装箱位置处。

进一步的，所述正面吊主控制器114用于根据行驶路线控制行驶机构111移动到集装箱处，其中，在本实施例中，所述正面吊主控制器114是采用的车辆专用的PLC，该正面吊主控制器114是正面吊本体110的行驶机构111、臂架112、发动机等，并把各个机构上安装的传感器信息反馈给工控机120，同时将工控机120的执行命令转化为电信号驱动各个机构动作。

进一步的，所述视觉传感器140用于当行驶机构111移动到集装箱处时，采集集装箱的箱号和集装箱的锁孔位置，并将箱号和锁孔位置发送至工控机120，在本实施例中，所述视觉传感器140与工控机120连接，其主要实现两个功能，其一是对集装箱箱号的识别，其二是对集装箱锁孔位置的定位。

其中，对于集装箱的箱号的识别，本实用新型实施例采用两个视觉传感器140分别采集集装箱上表面的两个ID号，两个视觉传感器140采集的箱号分析同时进行。根据集装箱标准ISO6346，每一个集装箱都有独一无二的11位箱号，通过视觉传感器140捕捉箱号图片进行识别，采集图片后再将字符区域分割成单个字符，然后对每一个字符按模板匹配进行逐个识别，然后两个视觉传感器140识别出的箱号再进行比较，消除因集装箱箱号损坏、污染带来的干扰，最后根据集装箱箱号的校验位进行整体字符校验。如果校验不正确，返回字符识别过程，通过修正匹配率或识别可信度最低的字符，使之满足验证条件。整体识别正确率可达到98％以上。

其中，对于集装箱锁孔位置的确定，本实用新型实施例采用安装在左右两路的视觉传感器140采集集装箱的左右两个部分通过预设参数去除不相关区域，保留含箱体的关键区域，通过计算采集集装箱角点位置坐标，精度达到±20mm以内。得到集装箱位置信息后，综合箱体的空间位置和吊具113的空间位置，实时修正吊具113，以引导吊具113的自动对箱过程。

进一步的，在本实施例中，工控机120用于在判断箱号和当前集装箱号相同时，即采集的箱号和当前集装箱箱号匹配时，发送指令信息至正面吊主控制器114，以使正面吊主控制器114控制臂架112驱动吊具113插入锁孔位置对应的锁孔，进而可以实现所述自动化正面吊100对集装箱的自动装卸。

作为本实施例的一种实施方式，所述自动化正面吊100还包括至少一个第一激光雷达160，该至少一个第一激光雷达160均设置于行驶机构111上与工控机120连接，其中，所述至少一个第一激光雷达160通过导线与工控机120连接，以实现数据的传输。请参照图4，优选的，在本实施例中，所述第一激光雷达160的数量为两个，在行驶机构111上安装两台第一激光雷达160，分别安装在行驶机构111的前、后，第一激光雷达160的监测角度可以达到180°，监测长度可以为10米，在前后各装一台第一激光雷达160的情况下，实现正面吊本体110前进和后退方向上的监测，当正面吊本体110的前方有障碍物时，能够及时控制行驶机构111减速、停车或者避让。

具体的，将至少一个第一激光雷达160用于扫描行驶路线上的障碍信息，并将障碍信息发送至工控机120，将工控机120用于对障碍信息进行判断，在判断障碍信息为有障碍物时，发送指令信息至正面吊主控制器114，以使正面吊主控制器114控制行驶机构111减速或停车等。

进一步的，所述自动化正面吊100还包括第二激光雷达170，其中，第二激光雷达170设置于吊具113上与工控机120连接，该第二激光雷达170通过导线与工控机120连接，以实现数据的传输。其中，所述第二激光雷达170是对正面吊本体110前方的集装箱堆码情况的检测设备，由于视觉传感器140的定位检测是有一定的距离要求的，只有在吊具113在集装箱上方一定范围内时，视觉传感器140的定位检测才有效，所以第二激光雷达170通过扫描正面吊本体110前方的集装箱，形成大概的轮廓图后，通过工控机120计算生成吊具113的移动轨迹，让吊具113移动到集装箱的正上方。同时，因为集装箱堆码有要求，上面各层集装箱与最底层角件间的最大偏差量纵向不大于38mm，横向不大于25mm，在堆码集装箱时正面吊放箱时要对集装箱位置进行检查，看放箱位置是否符合规定，如不符合，则通过对吊具113进行集装箱位置调整。

具体的，该第二激光雷达170用于当行驶机构111移动到集装箱处时，扫描集装箱的外形，可以理解的，在本实施例中，扫描的集装箱外形可以是一个集装箱外形，也可以是集装箱堆码后的外形，在此不做具体的限定。并将集装箱的外形发送至工控机120，该工控机120用于根据集装箱的外形生成吊具113的移动轨迹，发送该移动轨迹至正面吊主控制器114，以使正面吊主控制器114控制吊具113按移动轨迹插入到锁孔内。

进一步的，所述自动化正面吊100还包括RFID磁点传感器180，所述RFID磁点传感器180设置于正面吊本体110上与工控机120连接，该RFID磁点传感器180通过导线与工控机120连接，以实现数据的传输。可以理解的，为了提高定位的准确性，采用RFID磁点传感器180对定位进行校验，将写有坐标信息的磁性标签安装在堆场道路上和关键节点上，在正面吊本体110走过磁点上方时，RFID磁点传感器180就会接收标签上的位置信息。工控机120将RFID磁点传感器180收集到的坐标信息和卫星定位系统130确定的当前正面吊位置进行比较，如果有偏差及时矫正或停车报警。

具体的，所述RFID磁点传感器180用于扫描预埋在行驶路线上的磁点，其中，该磁点内存储有位置坐标，并将位置坐标发送至工控机120，工控机120用于在判断位置坐标与当前正面吊位置不匹配时，校正行驶路线或发出报警提示。

进一步的，所述自动化正面吊100还包括CCTV监控系统190，所述CCTV监控系统190与所述工控机120连接，其中，所述CCTV监控系统190通过导线与所述工控机120连接，以实现数据的传输。可以理解的，所述CCTV监控系统190是为中控室进行远程操作提供正面吊本体110情况的图像信息。

具体的，所述CCTV监控系统190用于获取正面吊本体110的图像信息，将图像信息发送在工控机120，工控机120用于将图像信息发送至中控室以实现中控室的远程监控和操作。

进一步的，所述自动化正面吊100还包括长度角度传感器200，其中，所述长度角度传感器200设置于臂架112上与正面吊主控制器114连接，可以理解的，所述长度角度传感器200主要测量臂架112的伸出长度和俯仰角度，在得到了这两个参数后就能知道吊具113的空间位置。

具体的，所述长度角度传感器200用于检测臂架112的伸出长度和俯仰角度，并将伸出长度和俯仰角度发送至正面吊主控制器114，正面吊主控制器114用于根据伸出长度和俯仰角度计算臂架112的空间位置以及臂架112的移动轨迹。

进一步的，所述自动化正面吊100还包括显示器210，其中，所述显示器210设置于正面吊本体110上与正面吊主控制器114连接，作为一种方式，所述显示器210通过导线与正面吊主控制器114连接，以实现数据的传输，所述显示器210用于显示自动化正面吊100的信息，供操作人员调度查阅相关的信息。

其中，需要说明的是，作为本实施例的一种实施方式，所述正面吊主控制器114用于控制臂架112和吊具113，但不作为限定，可以理解的，所述自动化正面吊100可以包括臂架主控制器和吊具主控制器，所述臂架主控制器用于分别与臂架112、工控机120以及吊具主控制器连接，所述吊具主控制器用于分别与吊具113和臂架主控制器连接等等，在此不做具体的说明。

在实践过程中，自动化正面吊100的运行首先要得导集装箱所在码头的中控室发布的调度指令，所述调度指令通过TD-LTE无线网传输到工控机120上，工控机120也通过无线网把自动化本体100的图像信息和自动化本体110运行参数传回中控室。调度指令是码头TOS系统规划的正面吊本体100需要装卸集装箱的箱号信息和集装箱位置信息。正面吊本体110在得到了调度指令后，还要使用正面吊本体110上安装的卫星定位系统130确定自己的位置信息，然后通过预先存储在工控机120上的码头地图计算出最优的正面吊本体110行走路线。正面吊主控制器114按照路线图，通过安装在转向先导阀上的比例阀实现转向控制，通过控制刹车阀块上的比例阀实现刹车控制，并且在行驶过程中卫星定位系统130进行正面吊本体110位置定位，对比正面吊本体110头部和尾部的定位器判断正面吊本体110姿态，如果偏离路线及时调整方向。为了保证正面吊本体110不碰上障碍物，在行驶机构111前、后安装第一激光雷达160保证行驶安全。在正面吊本体110行驶到调度指令的位置后，通过RFID磁点传感器180扫描预埋在堆场上磁点确认是否位置正确，磁点内存储着位置坐标，可以校验正面吊本体110位置。正面吊本体110移动到位置后启动第二激光雷达170扫描设备前方的集装箱外形，和中控室发来的集装箱位置信息对比确认，通过臂架112上面安装的长度角度传感器200了解到臂架112的位置信息，在得到上述信息后计算出臂架112运行轨迹，将吊具113升高到集装箱上方。吊具113到达集装箱上时，启动吊具113上的视觉传感器140，识别集装箱箱号判断是否和码头TOS系统发来的集装箱箱号相同，同时通过图像计算出集装箱锁孔位置，通过工控机120计算出吊具113着箱的路径实现着箱。卸箱过程和着箱过程基本相同，只是在卸箱时会启动第一激光雷达160检测，下面的箱和吊具113上的箱子是否放整齐，如果误差大于100mm将重新执行放箱程序。

综上所述，本实用新型实施例提供的自动化正面吊包括正面吊本体、工控机、卫星定位系统以及视觉传感器，正面吊本体包括行驶机构、臂架、吊具以及正面吊主控制器。通过将工控机用于接收中控室发送的当前调度指令，当前调度指令包括当前集装箱位置和当前集装箱箱号，卫星定位系统用于确定工控机的当前正面吊位置，工控机用于根据当前集装箱位置和当前正面吊位置，计算行驶机构从当前正面吊位置到当前集装箱位置的行驶路线，正面吊主控制器用于根据行驶路线控制行驶机构移动到集装箱处，视觉传感器用于当行驶机构移动到集装箱处时，采集集装箱的箱号和集装箱的锁孔位置，并将箱号和锁孔位置发生制工控机，工控机用于在判断箱号和当前集装箱箱号相同时，发生指令至正面吊主控制器，使正面吊主控制器控制臂架驱动吊具插入锁孔位置对应的锁孔，从而能够实现在无人操作且无轨道的情况下自动装卸集装箱。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动化正面吊，其特征在于，包括正面吊本体、工控机、卫星定位系统以及视觉传感器，所述正面吊本体包括行驶机构、臂架、吊具以及正面吊主控制器，所述臂架分别与所述吊具和所述行驶机构连接，所述工控机设置于所述正面吊本体上，所述卫星定位系统设置于所述行驶机构上，所述视觉传感器设置于所述吊具上，所述工控机分别与所述卫星定位系统、所述视觉传感器以及所述正面吊主控制器连接，其中：

所述工控机用于接收中控室发送的当前调度指令，所述当前调度指令包括当前集装箱位置和当前集装箱箱号；

所述卫星定位系统用于确定所述正面吊本体的当前正面吊位置；

所述工控机用于根据所述当前集装箱位置和所述当前正面吊位置，计算所述行驶机构从所述当前正面吊位置到所述当前集装箱位置的行驶路线；

所述正面吊主控制器用于根据所述行驶路线控制所述行驶机构移动到集装箱处；

所述视觉传感器用于当所述行驶机构移动到所述集装箱处时，采集所述集装箱的箱号和所述集装箱的锁孔位置，并将所述箱号和所述锁孔位置发送至所述工控机；

所述工控机用于在判断所述箱号和所述当前集装箱箱号相同时，发送指令信息至所述正面吊主控制器，以使所述正面吊主控制器控制所述臂架驱动所述吊具插入所述锁孔位置对应的锁孔。

2.根据权利要求1所述的自动化正面吊，其特征在于，所述自动化正面吊还包括至少一个第一激光雷达，所述至少一个第一激光雷达均设置于所述行驶机构上与所述工控机连接，其中：

所述至少一个第一激光雷达用于扫描所述行驶路线上的障碍信息，并将所述障碍信息发送至所述工控机；

所述工控机用于在判断所述障碍信息为有障碍时，发送指令信息至所述正面吊主控制器，以使所述正面吊主控制器控制所述行驶机构减速或停车。

3.根据权利要求2所述的自动化正面吊，其特征在于，所述自动化正面吊还包括第二激光雷达，所述第二激光雷达设置于所述吊具上与所述工控机连接，其中：

所述第二激光雷达用于当所述行驶机构移动到所述集装箱处时，扫描所述集装箱的外形，并将所述集装箱的外形发送至所述工控机；

所述工控机用于根据所述集装箱的外形生成所述吊具的移动轨迹，发送所述移动轨迹至所述正面吊主控制器，以使所述正面吊主控制器控制所述吊具按所述移动轨迹插入所述锁孔。

4.根据权利要求3所述的自动化正面吊，其特征在于，所述自动化正面吊还包括RFID磁点传感器，所述RFID磁点传感器设置于所述正面吊本体上与所述工控机连接，其中：

所述RFID磁点传感器用于扫描预埋在所述行驶路线上的磁点，所述磁点内存储有位置坐标，并将所述位置坐标发送至所述工控机；

所述工控机用于在判断所述位置坐标与所述当前正面吊位置不匹配时，校正所述行驶路线或发出报警提示。

5.根据权利要求4所述的自动化正面吊，其特征在于，所述自动化正面吊还包括CCTV监控系统，所述CCTV监控系统与所述工控机连接，其中：

所述CCTV监控系统用于获取所述正面吊本体的图像信息，将所述图像信息发送至所述工控机；

所述工控机用于将所述图像信息发送至所述中控室以进行远程监控。

6.根据权利要求5所述的自动化正面吊，其特征在于，所述自动化正面吊还包括无线通信模块，所述无线通信模块设置于所述正面吊本体上与所述工控机连接，所述工控机用于通过所述无线通信模块与所述中控室进行数据交互。

7.根据权利要求6所述的自动化正面吊，其特征在于，所述自动化正面吊还包括长度角度传感器，所述长度角度传感器设置于所述臂架上与所述正面吊主控制器连接，其中：

所述长度角度传感器用于检测所述臂架的伸出长度和俯仰角度，并将所述伸出长度和所述俯仰角度发送至所述正面吊主控制器；

所述正面吊主控制器用于根据所述伸出长度和所述俯仰角度计算所述臂架的空间位置以及所述臂架的移动轨迹。

8.根据权利要求7所述的自动化正面吊，其特征在于，所述自动化正面吊还包括显示器，所述显示器设置于所述正面吊本体上与所述正面吊主控制器连接，所述显示器用于显示所述自动化正面吊的信息。

9.根据权利要求1所述的自动化正面吊，其特征在于，所述行驶机构包括行驶机构本体、第一比例阀以及第二比例阀，所述第一比例阀设置于所述行驶机构本体的转向先导阀上用于控制所述行驶机构本体转向，所述第二比例阀设置于所述行驶机构本体的刹车阀块上用于对所述行驶机构本体进行刹车控制。

10.根据权利要求1所述的自动化正面吊，其特征在于，所述吊具包括吊具本体和回转编码器，所述回转编码器设置于所述吊具本体的吊具回转支撑上与所述正面吊主控制器连接，所述回转编码器用于检测所述吊具的回转角度，以使所述正面吊主控制器精确控制所述吊具的回转角度。