一种IGV和ARMG自动引导对位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了IGV和ARMG自动引导对位方法及系统，该方法包括：S1：IGV空车架或载有集装箱的IGV移动至ARMG侧作业贝位；S2：激光扫描仪对IGV空车架或车架上的集装箱进行二维扫描测距，得到一个极坐标的点集；S3：将点集转换到三维坐标系下的点集；S4：对转换后的点集，获取空车架或车架上集装箱的中心位置；S5：获取空车架或集装箱的相对偏差；S6：判断对应的相对偏差是否位于预设允许偏差范围的绝对值内，若是，进行到S8，若否，进行至S7；S7：根据空车架或集装箱的相对偏差，控制引导IGV对位，并返回至S2；S8：引导对位完成。本发明专利技术能够自动有效且准确实现IGV和ARMG的对位。确实现IGV和ARMG的对位。确实现IGV和ARMG的对位。

【技术实现步骤摘要】
一种IGV和ARMG自动引导对位方法及系统


[0001]本专利技术主要涉及集装箱码头岸边集装箱装卸机械、堆场集装箱装卸机械的自动装卸
，本专利技术以堆场内ARMG与IGV之间的交互为例，阐述了一种IGV和ARMG自动引导对位方法及系统。

技术介绍

[0002]自动化设备都存在不同精度的定位偏差，在设备交互过程整体偏差控制在一定范围内才能做到闭环对接；IGV与ARMG对位交互是集箱装卸作业重要环节，关系着运单是否继续执行、设备、箱体等各项安全保证。在实际的生产作业过程中，IGV与ARMG存在不同的对位精度、加上吊具摆动偏差、整体偏差超过吊具抓箱偏差极限，造成设备之间交互失败，同时难以完全避免吊具、集装箱和集卡之间的碰撞，造成设备损坏，带来了诸多安全隐患。
[0003]IGV（Intelligent Guided Vehicle，智慧型引导运输车）搭载的FMS（Fleet Management System，车队管理系统）系统统一调度模式对全场无人驾驶设备统一调度管理、实现与码头生产TOS（Terminal Operating System，码头操作系统）、ARMG（Automated Rail Mounted Gantry Crane，自动化轨道吊)系统、进出闸业务系统、智能空中轨道集疏运系统（简称空轨）全流程闭环对接、形成港区间的集装箱疏运新模式。
[0004]在ARMG收箱作业时，IGV背箱在FMS系统调度下按指令自动运行到ARMG侧作业贝位（误差
±
5cm），等待与ARMG交互作业，ARMG按作业指令自动到作业贝位点（误差
±
6cm），ARMG按指令取箱放在IGV上，加上吊具摆动误差
±
15cm，整体误差超过+25cm，会造成ARMG取箱失败，且存在ARMG和IGV错误交互信息、网络延迟等问题造成IGV位置偏差较大或未到达交互区、导致ARMG吊具不能正常抓箱、最后收箱失败，也会产生安全风险。
[0005]同样地，在ARMG发箱作业时，也会存在与ARMG收箱作业时类似的风险。
[0006]现有技术中有采用在桥吊下安装云台、激光扫描测距仪及控制器，利用控制，利用控制器设定指定的车道，利用云台控制激光扫描仪对指定车道进行扫描，提醒集卡司机对位的偏差，此种方式需要集卡司机配合，无法满足IGV与ARMG之间的对位交互。

技术实现思路

[0007]为了解决如上技术问题，本专利技术的实施例提供一种IGV和ARMG自动引导对位方法，通过计算实际作业过程中IGV的位置和标准位置之间的偏差，自动引导IGV对位，实现IGV准确对位，从而实现IGV和ARMG之间的可靠交互。
[0008]本专利技术采用下述技术方案予以实现：本申请涉及一种IGV和ARMG自动引导对位方法，其特征在于，包括：S1：IGV空车架或载有集装箱的IGV移动至ARMG侧作业贝位；S2：激光扫描仪朝向作业面对ARMG下方车道上的IGV空车架或车架上的集装箱进行二维扫描测距，得到一个极坐标的点集；S3：将所述点集转换到以吊具中心的地面垂线为Y轴，车道地面为X轴，垂直于车道
方向为Z轴的三维坐标系下的点集；S4：对转换后的点集，获取空车架或车架上集装箱的中心位置；S5：根据空车架或集装箱的中心位置和对应的标准位置，获取空车架或集装箱的相对偏差；S6：判断对应的相对偏差是否位于预设允许偏差范围的绝对值内，若是，进行到S8，若否，进行至S7;S7：根据空车架或集装箱的相对偏差，控制引导IGV对位，并返回至S2；S8：引导对位完成；其中，标准位置为预先设置的位置，在所述标准位置处，ARMG吊具在地面垂线方向上的中心线穿过空车架或集装箱的中心位置。
[0009]在本申请中，对转换后的点集，获取空车架或车架上集装箱的中心位置，具体为：对转换后的点集，识别属于空车架长度或车架上集装箱长度的点；根据所识别的点，属于空车架长度的各点中X坐标的中值作为空车架的中心位置，属于车架上集装箱长度的各点中X坐标的中值作为所述集装箱的中心位置。
[0010]在本申请中，对转换后的点集，识别属于空车架长度或车架上集装箱长度的数据，具体为：对转换后的点集，在平行大地且距离大地为80cm至2200cm的数据中识别属于空车架轮廓的点，所识别的点中连成线段的各连续点为属于空车架长度的点；对转换后的点集，在平行大地且距离大地为3500cm至4500cm的数据中识别属于集装箱的点，所识别的点中连成线段的各连续点为属于集装箱长度的点。
[0011]在本申请中，将所述点集转换到以吊具中心的地面垂线为Y轴，车道地面为X轴，垂直于车道方向为Z轴的坐标系下的点集，具体转换为：X2=M
‑
cos(a)*L；Y2=H
‑
L*sin(a)cos(b)；Z2=T/2
‑
L*sin(a)sin(b)
‑
N；其中H为激光扫描仪安装的高度；L为激光扫描仪提取的第i个点Ai的测距距离；M为激光扫描仪中心对水平车道线的投影与吊具中心水平投影的初始偏差；N为激光扫描仪中心在地面投影与靠近ARMG侧IGV端面垂直距离；T为IGV宽度；a为第i条测距光线与水平面的夹角；b为激光扫描仪扫描面与地面垂线的夹角；Bi（X2,Y2,Z2）为转换后的点。
[0012]在本申请中，所述预设允许偏差范围的绝对值设定为范围（0mm，50mm）。
[0013]在本申请中，相对偏差的绝对值范围设置为（50mm，300mm）。
[0014]相比现有技术，本申请提供的IGV和ARMG自动引导对位方法具有如下优点和有益效果：（1）在引导对位方法能够在ARMG进行装卸作业前进行IGV和ARMG之间的对位数据交互，对IGV实时扫描并引导对位，确保对位可靠、准确，有效保证装卸作业环节的安全；（2）该引导对位方法对IGV空车架（即单车）及载有集装箱的IGV车辆都能够实时进行准确对位，保证收发箱运单成功率；（3）该引导对位方法实现简单、有效且准确，IGV和ARMG交互时间能够在1分钟内完成，从而大大提高装卸作业效率；
（4）在硬件上，仅增加激光扫描仪，且在接口上增加激光扫描仪与轨道吊ECS数据交互接口，改造过程简单，成本投入低。
[0015]本申请还提供一种IGV和ARMG自动引导对位系统，其特征在于，包括：引导模块，其包括激光扫描仪、处理单元和网络通讯单元；所述激光扫描仪用于采集ARMG下方车道上的IGV空车架或车架上的集装箱的数据；所述处理单元用于接收所述激光扫描仪采集的数据、并对数据进行处理，以获取空车架或车架上集装箱的中心位置、及空车架或集装箱的中心位置和对应的标准位置之间的相对偏差；轨道吊ECS，其通过所述网络通讯单元与所述引导模块通讯，根据空车架或集装箱的相对偏差，下发对位指令；FMS，其用于管理IGV，且与轨道吊ECS通讯，在接收到所述对位指令后，控制引导IGV对位，直至完成引导对位。
[0016]在本申请中，所述预设允许偏差范围的绝对值设定为范围（0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGV和ARMG自动引导对位方法，其特征在于，包括：S1：IGV空车架或载有集装箱的IGV移动至ARMG侧作业贝位；S2：激光扫描仪朝向作业面对ARMG下方车道上的IGV空车架或车架上的集装箱进行二维扫描测距，得到一个极坐标的点集；S3：将所述点集转换到以吊具中心的地面垂线为Y轴，车道地面为X轴，垂直于车道方向为Z轴的三维坐标系下的点集；S4：对转换后的点集，获取空车架或车架上集装箱的中心位置；S5：根据空车架或集装箱的中心位置和对应的标准位置，获取空车架或集装箱的相对偏差；S6：判断对应的相对偏差是否位于预设允许偏差范围的绝对值内，若是，进行到S8，若否，进行至S7;S7：根据空车架或集装箱的相对偏差，控制引导IGV对位，并返回至S2；S8：引导对位完成；其中，标准位置为预先设置的位置，在所述标准位置处，ARMG吊具在地面垂线方向上的中心线穿过空车架或集装箱的中心位置。2.根据权利要求1所述的IGV和ARMG自动引导对位方法，其特征在于，对转换后的点集，获取空车架或车架上集装箱的中心位置，具体为：对转换后的点集，识别属于空车架长度或车架上集装箱长度的点；根据所识别的点，属于空车架长度的各点中X坐标的中值作为空车架的中心位置，属于车架上集装箱长度的各点中X坐标的中值作为所述集装箱的中心位置。3.根据权利要求2所述的IGV和ARMG自动引导对位方法，其特征在于，对转换后的点集，识别属于空车架长度或车架上集装箱长度的数据，具体为：对转换后的点集，在平行大地且距离大地为80cm至2200cm的数据中识别属于空车架轮廓的点，所识别的点中连成线段的各连续点为属于空车架长度的点；对转换后的点集，在平行大地且距离大地为3500cm至4500cm的数据中识别属于集装箱的点，所识别的点中连成线段的各连续点为属于集装箱长度的点。4.根据权利要求1所述的IGV和ARMG自动引导对位方法，其特征在于，将所述点集转换到以吊具中心的地面垂线为Y轴，车道地面为X轴，垂直于车道方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泗文，于守水，艾明飞，高学柳，于海，杨玫，郝为建，余信强，
申请(专利权)人：青岛前湾联合集装箱码头有限责任公司，
类型：发明
国别省市：