CN211283486U - 一种用于码头集装箱自动装卸的agv定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统，该定位系统设置在ASC上，该定位系统包括依序连接的扫描模块、数据处理模块和单机控制模块；扫描模块对AGV以及ASC吊具进行扫描，获得扫描数据；数据处理模块对扫描数据进行处理，获得偏差数据；单机控制模块与ASC吊具的微动电机连接，根据偏差数据对微动电机进行纠正偏差控制，完成集装箱精准自动装卸。此实用新型解决了由于地面沉降及机械结构形变造成的ASC在吊装集装箱时定位不准的问题，通过实时扫描对AGV以及ASC吊具的精准定位，有效提高了自动化作业效率，同时降低了码头作业的安全隐患。

Description

一种用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统

技术领域

本实用新型涉及码头集装箱技术领域，具体涉及一种用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统。

背景技术

目前，在码头生产运行当中，自动化控制已成为必然趋势，包括桥吊自动化、水平运输机械自动化以及堆场自动化。而在码头堆场自动化系统中，自动定位系统发挥着至关重要的地位，如依靠自动化定位系统进行箱区内的自动堆放箱、进行陆侧集卡自动交互作业等。

洋山四期自动化码头采用全自动化堆场设计，海侧采用与自动水平运输小车(以下简称AGV)交互作业、箱区内自动堆放箱作业以及陆侧与外集卡交互作业均采用全自动化作业。

在海侧自动化轨道吊(ASC)与AGV交互工况中，AGV按照作业指令自动行驶至指定作业位置，码头作业管理系统告知轨道吊已经到达目的位置，之后轨道吊行驶至AGV上方直接进行作业。在抓放箱的过程中，轨道吊只检测吊具偏移是否在允许误差内，若在误差允许范围内则直接开闭锁进行抓放箱。在实际码头作业过程中，由于地面沉降及机械形变等各种原因，导致轨道吊在放箱时定位不准将集装箱放置在AGV导板上方，存在安全隐患。同时，轨道吊会打断自动化作业流程，切至手动状态，需要人工介入重新将集装箱放至到标准位置。这一过程会耗费大量的人工干预时间，对码头作业效率产生极大的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统。此系统旨在解决由于地面沉降及机械结构形变造成的ASC在吊装集装箱时定位不准的问题，通过实时扫描对AGV以及ASC吊具的精准定位，有效提高自动化作业效率，同时降低码头作业的安全隐患。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统，该定位系统设置于ASC上，ASC正下方设置有吊具，用于吊卸集装箱，该定位系统包括依序连接的扫描模块、数据处理模块和单机控制模块；

扫描模块用于对AGV以及ASC在自动化装卸过程中的运行方向进行扫描，获得AGV以及ASC吊具的扫描数据；

数据处理模块对扫描数据进行处理，获得AGV以及ASC吊具的偏差数据；

单机控制模块与ASC的微动电机连接，根据偏差数据对ASC吊具的微动电机进行纠正偏差控制，完成集装箱的精准自动装卸。

最优选的，该定位系统还包括第一通讯模块；第一通讯模块设置于扫描模块与数据处理模块之间，用以将扫描数据传输至数据处理模块。

最优选的，该定位系统还包括第二通讯模块；第二通讯模块设置于数据处理模块与单机控制模块之间，用以将偏差数据传输至单机控制模块。

最优选的，该定位系统还包括行走支架；行走支架设置在ASC的小车架下方。

最优选的，扫描模块设置在行走支架上，且扫描模块包括第一扫描仪、第二扫描仪和第三扫描仪；以ASC的小车架中心为坐标原点建立空间直角坐标系，第一扫描仪与第二扫描仪分别设置于行走支架上，且关于坐标原点中心对称，分别用于扫描AGV以及ASC吊具的X轴方向和Y轴方向；第三扫描仪根据集装箱的型号尺寸调整其在ASC上的位置，并对吊卸不同型号尺寸的集装箱的AGV以及ASC吊具进行Z轴方向的扫描。

最优选的，集装箱的型号尺寸小于ASC吊具的预设尺寸阈值时，第三扫描仪设置在ASC的小车架下方的行走支架上；集装箱的型号尺寸大于ASC吊具的预设尺寸阈值时，第三扫描仪设置在ASC的悬臂下方。

最优选的，第一扫描仪、第二扫描仪与第三扫描仪均为激光测距传感器。

最优选的，扫描数据为AGV以及ASC吊具的三维数据；三维数据包括AGV以及ASC吊具的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向以及吊具旋转方向；吊具旋转方向是根据X轴方向和Y轴方向计算得出的。

最优选的，偏差数据包括AGV以及ASC吊具在X轴方向上的X轴偏差数值、Y轴方向上的Y轴偏差数值、Z轴方向上的Z轴偏差数值以及吊具旋转方向上的旋转偏差数值。

最优选的，数据处理模块为MAXVIEW数据处理系统；第一通讯模块和第二通讯模块均为EGD通讯单元；单机控制模块为可编辑逻辑控制器。

运用此实用新型，解决了由于地面沉降及机械结构形变造成的ASC在吊装集装箱时定位不准的问题，通过实时扫描对AGV以及ASC吊具的精准定位，有效提高了自动化作业效率，同时降低了码头作业的安全隐患。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型提供的定位系统对AGV以及ASC吊具进行实时扫描，获取AGV以及ASC吊具的数学三维模型及提供AGV以及ASC吊具实时的位置，规避了由于地面沉降及机械结构形变造成的定位不准问题，误差在5cm以内，定位精准度高，位置信息数据收集准确。

2、本实用新型提供的定位系统定位精准，扫描得出AGV以及ASC吊具在X/Y轴两个方向的偏差，精准将集装箱放置在AGV上指定位置，能够有效提高自动化作业效率，减少人工干预，同时也降低了码头现场作业安全隐患，提供了最为关键的保障，使得码头的安全性，作业效率都能有根本性改善。

附图说明

图1为传统的ASC吊卸集装箱的示意图；

图2为本实用新型提供的该定位系统的结构连接示意图；

图3为本实用新型提供的扫描模块位置的正视图；

图4为本实用新型提供的扫描模块位置的俯视图；

图5为本实用新型提供的集装箱的型号尺寸为20尺时第三扫描仪位置示意图；

图6为本实用新型提供的集装箱的型号尺寸为45尺时第三扫描仪位置示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本实用新型作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本实用新型，并不是对本实用新型保护范围的限制。

本实用新型是一种用于码头集装箱自动装卸的自动水平运输小车(AGV)定位系统，如图1所示，自动化轨道吊(ASC)正下方设置有吊具，用于吊卸集装箱，该定位系统设置于ASC上，如图2所示，该定位系统包括依序连接的扫描模块1、第一通讯模块2、数据处理模块3、第二通讯模块4和单机控制模块5。

扫描模块1用于对AGV以及ASC在自动化装卸过程中的运行方向进行扫描，获得AGV以及ASC吊具的扫描数据；第一通讯模块2将扫描数据传输至数据处理模块3；数据处理模块3对扫描数据进行处理，获得AGV以及ASC吊具的偏差数据；第二通讯模块4将偏差数据传输至单机控制模块5；单机控制模块5与ASC的微动电机连接，根据偏差数据对ASC吊具的微动电机进行纠正偏差控制，完成集装箱的精准自动装卸。

如图3所示，该定位系统还包括行走支架6；行走支架6设置在ASC的小车架下方。

扫描模块1设置在行走支架6上，用于开阔扫描视野，对AGV以及ASC吊具进行全方位的扫描。

如图3和图4所示，以ASC的小车架中心为坐标原点O建立空间直角坐标系，扫描模块1包括第一扫描仪7、第二扫描仪8和第三扫描仪9；第一扫描仪7与第二扫描仪8分别设置于ASC的小车架下方的行走支架上，且关于空间直角坐标系的坐标原点O中心对称，分别用于扫描AGV以及ASC吊具在X轴方向和Y轴方向上的位置；第三扫描仪9根据集装箱的型号尺寸调整其在ASC上的位置，并对吊卸不同型号尺寸的集装箱的AGV以及ASC吊具进行Z轴方向的扫描。

集装箱的型号尺寸小于ASC吊具的预设尺寸阈值时，第三扫描仪9设置在ASC的小车架下方的行走支架上；集装箱的型号尺寸大于ASC吊具的预设尺寸阈值时，第三扫描仪9设置在ASC的悬臂下方。

其中，ASC的预设尺寸阈值是根据ASC吊具的型号尺寸调整设置的。常用的集装箱尺寸分为20/40/45尺三种类型，ASC会根据自动化指令来判断作业集装箱的型号尺寸，从而控制吊具伸缩至对应的尺寸位置。作为最优选的实施例，本实施例中ASC吊具的预设阈值尺寸为40尺，如图5所示，集装箱的型号尺寸为20尺时，第三扫描仪9设置在ASC的小车架下方的端部；如图6所示，集装箱的型号尺寸为45尺时，第三扫描仪9设置在ASC的悬臂下方靠近外侧的端部位置。

第一扫描仪7、第二扫描仪8与第三扫描仪9均为激光测距传感器。

扫描数据为AGV以及ASC吊具的三维数据；三维数据包括AGV以及ASC的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向以及吊具旋转方向；吊具旋转方向是根据X轴方向和Y轴方向计算得出的。根据扫描模块1扫描的AGV以及ASC吊具的三维数据扫描成型出AGV以及ASC吊具三维图。

AGV以及ASC吊具的偏差数据包括AGV以及ASC吊具在X轴方向上的X轴偏差数值、Y轴方向上的Y轴偏差数值、Z轴方向上的Z轴偏差数值以及吊具旋转方向上的旋转偏差数值。

AGV以及ASC吊具的偏差数据是将扫描成型的AGV以及ASC吊具三维图与系统内设定的AGV以及ASC吊具三维模型进行对比，计算出AGV以及ASC吊具在三维方向上的具体坐标与系统内设定的AGV以及ASC吊具三维模型在三维方向上的具体坐标的偏差数据；偏差数据精确到毫米级。

数据处理模块3为MAXVIEW数据处理系统；第一通讯模块2和第二通讯模块4均为以外网(EGD)通讯单元；单机控制模块5为可编辑逻辑控制器(PLC)。

本实用新型的工作原理：

ASC正下方设置有吊具，用于吊卸集装箱，AGV定位系统设置于ASC上，该定位系统包括依序连接的扫描模块、第一通讯模块、数据处理模块、第二通讯模块和单机控制模块；扫描模块用于对AGV以及ASC在自动化装卸过程中的运行方向进行扫描，获得AGV以及ASC吊具的扫描数据；第一通讯模块将扫描数据传输至数据处理模块；数据处理模块对扫描数据进行处理，获得AGV以及ASC吊具的偏差数据；第二通讯模块将偏差数据传输至单机控制模块；单机控制模块与ASC的微动电机连接，根据偏差数据对ASC吊具的微动电机进行纠正偏差控制，完成集装箱的精准自动装卸。

综上所述，本实用新型一种用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统，解决了由于地面沉降及机械结构形变造成的ASC在吊装集装箱时定位不准的问题，通过实时扫描对AGV以及ASC吊具的精准定位，有效提高了自动化作业效率，同时降低了码头作业的安全隐患。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统，ASC正下方设置有吊具，用于吊卸集装箱，其特征在于，该定位系统设置于ASC上，该定位系统包括依序连接的扫描模块、数据处理模块和单机控制模块；

所述扫描模块用于对AGV以及ASC在自动化装卸过程中的运行方向进行扫描，获得AGV以及ASC吊具的扫描数据；所述数据处理模块对所述扫描数据进行处理，获得AGV以及ASC吊具的偏差数据；所述单机控制模块与ASC吊具的微动电机连接，根据所述偏差数据对ASC吊具的微动电机进行纠正偏差控制，完成集装箱的精准自动装卸。

2.如权利要求1所述的用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统，其特征在于，该定位系统还包括第一通讯模块；所述第一通讯模块设置于所述扫描模块与所述数据处理模块之间，用以将所述扫描数据传输至所述数据处理模块。

3.如权利要求2所述的用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统，其特征在于，该定位系统还包括第二通讯模块；所述第二通讯模块设置于所述数据处理模块与所述单机控制模块之间，用以将所述偏差数据传输至所述单机控制模块。

4.如权利要求1所述的用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统，其特征在于，该定位系统还包括行走支架；所述行走支架设置在ASC的小车架下方。

5.如权利要求4所述的用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统，其特征在于，所述扫描模块设置在所述行走支架上，且所述扫描模块包括第一扫描仪、第二扫描仪和第三扫描仪；以ASC的小车架中心为坐标原点建立空间直角坐标系，所述第一扫描仪与所述第二扫描仪分别设置于所述行走支架上，且关于所述坐标原点中心对称，分别用于扫描AGV以及ASC吊具的X轴方向和Y轴方向；所述第三扫描仪根据集装箱的型号尺寸调整其在ASC上的位置，并对吊卸不同型号尺寸的集装箱的AGV以及ASC吊具进行Z轴方向的扫描。

6.如权利要求5所述的用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统，其特征在于，集装箱的型号尺寸小于ASC吊具的预设尺寸阈值时，所述第三扫描仪设置在ASC的小车架下方的行走支架上；集装箱的型号尺寸大于ASC的预设尺寸阈值时，所述第三扫描仪设置在ASC的悬臂下方。

7.如权利要求5所述的用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统，其特征在于，所述第一扫描仪、第二扫描仪与第三扫描仪均为激光测距传感器。

8.如权利要求5所述的用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统，其特征在于，所述扫描数据为AGV以及ASC吊具的三维数据；所述三维数据包括AGV以及ASC吊具的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向以及吊具旋转方向；所述吊具旋转方向是根据所述X轴方向和所述Y轴方向计算得出的。

9.如权利要求8所述的用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统，其特征在于，所述偏差数据包括AGV以及ASC吊具在X轴方向上的X轴偏差数值、Y轴方向上的Y轴偏差数值、Z轴方向上的Z轴偏差数值以及吊具旋转方向上的旋转偏差数值。

10.如权利要求3所述的用于码头集装箱自动装卸的AGV定位系统，其特征在于，所述数据处理模块为MAXVIEW数据处理系统；所述第一通讯模块和所述第二通讯模块均为EGD通讯单元；所述单机控制模块为可编辑逻辑控制器。

Images