CN219136171U - 集装箱装卸检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集装箱装卸检测装置，包括安装在正面吊车的车头位置的集成为一体的复合探测传感器，还包括设置在正面吊车的驾驶室的车载IMU和主控制器，所述复合探测传感器和车载IMU分别连接主控制器；所述复合探测传感器下方设置安装底座，所述安装底座安装在正面吊车的车头位置；所述复合探测传感器包括壳体、安装在壳体下部的毫米波雷达、安装在壳体中部的扫摆机构以及设置在扫摆机构上的激光雷达和视觉传感器；所述扫摆机构至少绕一个轴向转动。将多种传感器包括毫米波雷达、激光雷达和视觉传感器集成在一起，并统一安装在正面吊车的车头位置；相比于现有技术中将多个传感器分散设置在吊具上，避免了传感器的损坏。

Description

集装箱装卸检测装置

技术领域

本实用新型涉及集装箱装卸设备技术领域，尤其涉及正面吊装的集装箱装卸检测装置。

背景技术

目前，集装箱装卸作业是铁路货运场站的必备的环节。长期以来，场内短倒作业均由人员在作业现场进行，工作强度大的同时也伴随着很大的危险性。随着摄像头技术的发展，特别是人工智能对图像检测方面的技术创新，大量减少了外请货运员的工作。

但是现在的集装箱装卸过程多数安装在吊具上，在驾驶员进行装卸作业时，由于视觉传感器所在的视觉点与驾驶员本身并不在同一位置，容易导致操作过程对吊具的控制不准确，例如，在申请号为CN201710893713.9，名称为：自动化正面吊的专利文献中，采用正面吊本体、工控机、卫星定位系统以及视觉传感器，并结合激光雷达以及RFID磁点传感器、角度传感器等多种传感器，正面吊的吊具上安装视觉传感器，在进行装卸时，驾驶员不容易准确掌握装卸位置，造成传感器损坏。例如，在申请号为2021115250088.5，名称为港口集装箱自动装卸作业中的视觉识别、测距与定位方法的专利文献中，也是采用将双目摄像机安装在吊具上方的小车两端；该种方式只能是针对吊具下方的集装箱进行识别和测算；当需要对其他轨道的待装卸车辆进行装卸时，需要重新布置吊具等装置。

现有的，吊装器械中还存在传感器众多，布置分散等问题，在吊装前需要对上述多项传感器进行初始化；并且安装结构复杂，需要在吊装器械或车辆上进行多个位置的改装，才能实现，不易操作，影响吊装进度；因此，需要一种结构简单，通过简易操作就能实现的集装箱装卸检测装置。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种集装箱装卸检测装置，采用将多种传感器包括毫米波雷达、激光雷达和视觉传感器集成在一起，并统一安装在正面吊车的车头位置；相比于现有技术中将多个传感器分散设置在吊具上，避免了传感器的损坏，简化了传感器的统一校准过程。

为了实现上述目的，本实用新型的一种集装箱装卸检测装置，包括安装在正面吊车的车头位置的集成为一体的复合探测传感器，还包括设置在正面吊车的驾驶室的车载IMU和主控制器，所述复合探测传感器和车载IMU分别连接主控制器；所述复合探测传感器下方设置安装底座，所述安装底座安装在正面吊车的车头位置；

所述复合探测传感器包括壳体、安装在壳体下部的毫米波雷达、安装在壳体中部的扫摆机构以及设置在扫摆机构上的激光雷达和视觉传感器；所述扫摆机构至少绕一个轴向转动。

进一步优选的，所述扫摆机构包括横向扫动装置，所述横向扫动装置包括转动电机、传动组件和安装基座；所述安装基座上固定安装激光雷达和视觉传感器；所述转动电机的动力输出端连接安装基座，所述转动电机转动时带动安装基座上的激光雷达和视觉传感器同步水平转动。

进一步优选的，所述扫摆机构还包括摆动装置；所述摆动装置设置在横向扫动装置的安装基座上；所述摆动机构包括动力装置和摆动体；所述摆动体上安装激光雷达和视觉传感器；所述动力装置的动力输出端连接所述摆动体，所述摆动体上下摆动时带动激光雷达和视觉传感器同步上下摆动。

进一步优选的，所述摆动体的底部为曲面，所述摆动体为半球型或半圆柱形。

进一步优选的，所述动力装置为气缸、液压杆或直线步进电机；所述气缸、液压杆或直线步进电机的伸缩端连接摆动体的底部曲面。

进一步优选的，所述摆动体的底部曲面的外侧的中心位置固定设有底座；所述底座上设有沿底座中心轴向转动的套管，所述套管的另一端套装在气缸或液压杆的伸缩端。

进一步优选的，所述正面吊车的臂架下方固定连接吊具，所述吊具上设有压力传感器；所述压力传感器连接微控制器；所述微控制器连接可充电电源。

本申请公开的集装箱装卸检测装置，相比于现有传感器至少具有以下优点：

1、采用将多种传感器包括毫米波雷达、激光雷达和视觉传感器集成在一起，并统一安装在正面吊车的车头位置；相比于现有技术中将多个传感器分散设置在吊具上，避免了吊装过程中，由于驾驶员视野受限造成的传感器的损坏，将多种传感器集成在一起，采集的数据为同一坐标系下获得，对后期利用传感器数据进行计算时，传感器的统一校准过程，数据换算过程都得到了简化。

2、采用扫摆机构，在视觉传感器和激光雷达采集数据时，同步调整视野范围，便于驾驶员调整正面吊车和吊具的位置。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的复合探测传感器的结构示意图；

图3为本实用新型的扫摆机构的结构示意图。

图中：1、集装箱；2、敞车；3、吊具；4、臂架；5、正面吊车；6、复合探测传感器；

7、毫米波雷达；8、激光雷达；9、视觉传感器；601、转动电机；602、第一齿轮；603、第二齿轮；604、安装基座；605、摆动体；606、支架；607、底座；608、套管；609、直线步进电机；610、倾斜机座；

具体实施方式

以下通过附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1-3所示，本实用新型一方面实施例提供的一种集装箱装卸检测装置，包括安装在正面吊车5的车头位置的集成为一体的复合探测传感器6，还包括设置在正面吊车的驾驶室的车载IMU和主控制器，所述复合探测传感器和车载IMU分别连接主控制器；所述复合探测传感器下方设置安装底座，所述安装底座安装在正面吊车的车头位置；

所述复合探测传感器包括壳体、安装在壳体下部的毫米波雷达、安装在壳体中部的扫摆机构以及设置在扫摆机构上的激光雷达和视觉传感器；所述扫摆机构至少绕一个轴向转动。

在现实正面吊装卸场景中，需要将集装箱1利用正面吊的吊具，吊装到敞车2上，或者将敞车上的集装箱通过吊具依次卸下。

在本实施例中，车载IMU为现有的车载惯性传感器，与车载GNSS系统等组合使用，显示正面吊车的运行轨迹以及当前的方向，采用型号为16485的IMU的组合导航；主控制器可以采用型号为STM32系列控制器。如图1-2所示，将复合探测传感器安装在正面吊的吊车前方的底座位置后，驾驶员开车进入货场；此时，毫米波雷达向周围发射毫米波，探测周围环境，正面吊车到达预定位置后，视觉传感器采集到的视觉影像以及激光雷达探测的距离数据发送至主控制器；主控制器根据视觉影像和距离数据判断正面吊车的吊具夹持的集装箱，是否能够装入敞车中；或者是否已经垂直将集装箱取出，该判断过程并不是本申请的研究内容；本申请的目的在于提供一种集成化的复合探测传感器；现有的正面吊装系统中，多是将各个传感器分散设置在吊具的不同位置；安装不方便，并且在吊具出随时有可能被碰撞的风险。本申请的集成化复合探测传感器，避免了传感器被碰撞损坏的发生，进一步使后续主控制器根据视觉影像和距离数据进行判断时，数据处理过程能简化。

如图3所示，本申请的另一个实施例中，扫摆机构包括横向扫动装置，所述横向扫动装置包括转动电机、传动组件和安装基座；所述安装基座上固定安装激光雷达和视觉传感器；所述转动电机的动力输出端通过传动组件连接安装基座，传动组件包括第一齿轮和第二齿轮；第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮连接转动电机的动力输出端；所述转动电机转动时带动第二齿轮转动，通过齿轮啮合，第一齿轮协同转动；第一齿轮固定安装在安装基座上，因此实现了安装基座上的激光雷达和视觉传感器同步水平转动。

所述扫摆机构还包括摆动装置；所述摆动装置设置在横向扫动装置的安装基座上；所述摆动机构包括动力装置和摆动体；所述摆动体上安装激光雷达和视觉传感器；摆动体两侧设有支架；支架的顶部设有转轴，摆动体的两侧与转轴连接；并绕转轴转动；支架的底部固定在安装基座上。

所述动力装置的动力输出端连接所述摆动体，所述摆动体上下摆动时带动激光雷达和视觉传感器同步上下摆动。

所述摆动体的底部为曲面，所述摆动体为半球型或半圆柱形。

动力装置安装在倾斜机座上，所述动力装置为气缸、液压杆或直线步进电机；所述气缸、液压杆或直线步进电机的伸缩端连接摆动体的底部曲面。

所述摆动体的底部曲面的外侧的中心位置固定设有底座；所述底座上设有沿底座中心，轴向转动的套管，底座两侧设有通孔，套管为T字型，T字型横向延伸的两端穿过通孔；由此，可以绕底座中心，轴向转动。所述套管的另一端套装在气缸或液压杆的伸缩端。

气缸、液压杆或直线步进电机的伸缩杆伸缩时，摆动体的底部为曲面上下小范围滚动，由此实现带动激光雷达和视觉传感器同步上下摆动。

例如装车时，正面吊车的吊具，夹持集装箱，靠近待装敞车；通过调整横向扫动装置的转动电机，视觉传感器和激光雷达的视觉场景处于集装箱位置；并将集装箱位置调整到正前方；当集装箱靠近待装敞车边缘时，驾驶员通过控制正面吊车的臂架伸缩；使集装箱位于待装敞车的上方，此时需要根据视觉传感器和激光雷达检测的数据和视频场景，驾驶吊车向前行驶一段时间；使集装箱位于待装敞车的正上方；此时吊车不动；由于吊车距离敞车较近，视野受限，通过扫摆机构调整横向扫动装置，视觉传感器水平转动时，利用激光雷达测量的点云数据，测量集装箱两侧的的距离以及敞车两侧的距离；判断集装箱是否位于敞车前后向中央；通过调整摆动装置，调整视觉传感器的上下视野范围，同时利用激光雷达测量的点云数据，测量集装箱底部的距离，敞车顶部的距离；判断集装箱是否位于敞车左右方向的中央；由此实现了集装箱的准确吊装。

主控制器根据视觉影像和距离数据判断集装箱是否位于敞车中央的过程，并不是本申请的研究内容；可以采用背景技术中的检测方法或现有技术中其他方法；在此不再赘述。

所述正面吊车的臂架下方固定连接吊具，所述吊具上设有压力监测装置；该压力检测装置包括压力传感器、微控制器；所述压力传感器连接微控制器；所述微控制器连接可充电电源。在本实施例中，当吊具夹持到集装箱时，通过压力传感器获取夹持后的压力数据，进一步，压力传感器可以设置在吊具的多处，当各处压力数值相等时，说明集装箱被平稳夹持；可以进行吊装；进一步提高吊装的安全性。

本申请公开的集装箱装卸检测装置，采用将多种传感器包括毫米波雷达、激光雷达和视觉传感器集成在一起，并统一安装在正面吊车的车头位置；相比于现有技术中将个传感器分散设置在吊具上，避免了吊装过程中，由于驾驶员视野受限造成的传感器的损坏，将多种传感器集成在一起，采集的数据为同一坐标系下获得，对后期利用传感器数据进行计算时，传感器的统一校准过程，数据换算过程都得到了简化。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种集装箱装卸检测装置，其特征在于，包括安装在正面吊车的车头位置的集成为一体的复合探测传感器，还包括设置在正面吊车的驾驶室的车载IMU和主控制器，所述复合探测传感器和车载IMU分别连接主控制器；所述复合探测传感器下方设置安装底座，所述安装底座安装在正面吊车的车头位置；

所述复合探测传感器包括壳体、安装在壳体下部的毫米波雷达、安装在壳体中部的扫摆机构以及设置在扫摆机构上的激光雷达和视觉传感器；所述扫摆机构至少绕一个轴向转动。

2.根据权利要求1所述的集装箱装卸检测装置，其特征在于，所述扫摆机构包括横向扫动装置，所述横向扫动装置包括转动电机、传动组件和安装基座；所述安装基座上固定安装激光雷达和视觉传感器；所述转动电机的动力输出端连接安装基座，所述转动电机转动时带动安装基座上的激光雷达和视觉传感器同步水平转动。

3.根据权利要求2所述的集装箱装卸检测装置，其特征在于，所述扫摆机构还包括摆动装置；所述摆动装置设置在横向扫动装置的安装基座上；所述摆动装置包括动力装置和摆动体；所述摆动体上安装激光雷达和视觉传感器；所述动力装置的动力输出端连接所述摆动体，所述摆动体上下摆动时带动激光雷达和视觉传感器同步上下摆动。

4.根据权利要求3所述的集装箱装卸检测装置，其特征在于，所述摆动体的底部为曲面，所述摆动体为半球型或半圆柱形。

5.根据权利要求4所述的集装箱装卸检测装置，其特征在于，所述动力装置为气缸、液压杆或直线步进电机；所述气缸、液压杆或直线步进电机的伸缩端连接摆动体的底部曲面。

6.根据权利要求3所述的集装箱装卸检测装置，其特征在于，所述摆动体的底部曲面的外侧的中心位置固定设有底座；所述底座上设有沿底座中心，轴向转动的套管，所述套管的另一端套装在气缸或液压杆的伸缩端。

7.根据权利要求1所述的集装箱装卸检测装置，其特征在于，所述正面吊车的臂架下方固定连接吊具，所述吊具上设有压力传感器；所述压力传感器连接微控制器；所述微控制器连接可充电电源。

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