用于起重机械的集装箱自动着箱系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种用于起重机械的集装箱自动着箱系统及方法，该系统包括TOF立体摄像头，设置在吊具上，拍摄方向向下倾斜，用于获取吊具与集装箱顶高度差Z、吊具与箱顶水平方向沿集装箱长边的距离X、吊具与箱顶水平方向沿集装箱短边的距离Y；吊具，设置在门架上，可沿门架上下升降和左右侧移，根据上述3个自由度参数形成的点云数据，检测集装箱外形、集装箱吊装孔的相对位置，并输出集装箱外形信号、集装箱吊装孔的相对位置信号；着箱传感器，设置在吊具上，检测吊具是否着箱。本发明专利技术可以实现吊具上的锁头和集装箱吊装孔的自动对准。吊具上的锁头和集装箱吊装孔的自动对准。吊具上的锁头和集装箱吊装孔的自动对准。

【技术实现步骤摘要】
用于起重机械的集装箱自动着箱系统及方法


[0001]本专利技术属于集装箱着箱
，尤其涉及一种用于起重机械的集装箱自动着箱系统及方法。

技术介绍

[0002]集装箱空箱堆高机在吊箱作业过程中，均须由设备的操作员通过操控空箱堆高机驾驶室内的操作手柄控制集装箱空箱堆高机门架的俯仰动作，以及吊具的侧移、升降动作，来进行集装箱空箱堆高机的对箱、堆垛等工作。现有的集装箱空箱堆高机的这种操作一般均采用前馈开环控制方式，图1示出了现有技术中集装箱空箱堆高机的对箱系统的控制架构框图示意图，从图1中可以看出，操作手通过操纵控制手柄向主机控制器3发出控制信号，主机控制器3基于接收到的控制信号控制门架动作控制阀以及吊具动作控制阀的动作，从而对集装箱空箱堆高机的门架1的俯仰和吊具2侧移、升降动作进行控制，进行对箱作业。
[0003]由此，传统人工操作起重机装卸集装箱的模式，存在以下缺陷：需要驾驶员用肉眼观察集装箱吊装孔的位置以及吊具锁头的位置，手动操作将吊具锁头准确插入集装箱吊装孔中，操作过程复杂，对人员操作技能要求高且易造成手部操作疲劳，是制约集装集装箱装卸效率的关键因素，无法满足集装箱运输发展的需要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于起重机械的集装箱自动着箱系统及方法，可以实现吊具上的锁头和集装箱吊装孔的自动对准。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于起重机械的集装箱自动着箱系统，包括：门架1；吊具2，设置在所述门架1，可沿门架上下升降和左右侧移；主机控制器3，控制所述门架1和所述吊具2的动作；还包括：吊具空间状态传感器，检测所述吊具2的空间状态，并输出吊具空间状态信号至所述主机控制器3；TOF立体摄像头，设置在吊具2上，拍摄方向向下，用于获取吊具与集装箱顶高度差Z、吊具与集装箱长边末端的距离 X、吊具与集装箱短边末端的之间距离Y；图像信息处理器4，设置在所述吊具2的侧边，根据上述3个自由度参数形成的点云数据，检测所述集装箱外形、集装箱吊装孔的相对位置，并输出集装箱外形信号、集装箱吊装孔的相对位置信号；着箱传感器，设置在吊具2上，检测吊具是否着箱；图像信息处理器4，接收所述集装箱外形信号和所述集装箱位置信号，并与所述主机控制器3通讯连接，接收来自所述主机控制器3的所述吊具空间状态信号，根据上述各种信号计算所述吊具2上的锁头和所述集装箱吊装孔之间的相对位置，计算所述吊具2的最佳
运动路径轨迹；其中，所述主机控制器3通过与所述图像信息处理器4的通讯连接获取计算得到的所述最佳运动路径轨迹，并根据所述最佳运动路径轨迹控制所述吊具2的动作。
[0005]优选地，所述TOF立体摄像头设置在吊具2的立柱21上。
[0006]优选地，所述吊具空间状态传感器包括：长度传感器，其一端固定，另一端安装于吊具2上，以检测所述吊具2的高度；位移传感器，安装在所述吊具2的侧移油缸上并随侧移油缸沿着X向移动，以检测所述吊具2的侧移量。
[0007]一种用于起重机械的集装箱自动着箱方法，包括：S1、切换至自动对箱模式，图像信息处理器4判断是否接收到高度差Z，若是，则执行步骤S2；S2、图像信息处理器4判断距离 X、距离 Y是否均在各自的阈值范围内；若是，则执行步骤S3，否则，发送调整指令至主机控制器3，主机控制器3控制所述门架1和所述吊具2的动作；S3、图像信息处理器4发送下落指令至主机控制器3，主机控制器控制所述门架1和所述吊具2的动作；S4：图像信息处理器4判断所述吊具2上的锁头和所述集装箱吊装孔之间的相对位置是否在设定的阈值范围内，若是，图像信息处理器4发送下落指令至主机控制器3，主机控制器3控制吊具2继续沿最佳运动路径轨迹下降；S5：当着箱传感器发送信号至图像信息处理器4时，锁头和吊装孔对接完成。
[0008]优选地，在步骤S1之前还包括：判断用于起重机械的集装箱自动着箱系统是否满足检测条件，若是，则执行步骤S1；其中，检测条件为：吊具与集装箱短边末端的之间距离Y为0；吊具与集装箱长边末端的距离 500mm≤X＜1000 mm；吊具与集装箱顶高度差500mm≤Z＜1000 mm。
[0009]与现有技术相比，本专利技术的优点为：（1）可克服手动着箱对于驾驶员技能要求高、对孔过程复杂、易造成驾驶疲劳的问题。
[0010]（2）可缩短识别、定位、旋锁集装箱吊装孔的时间，缩短集装箱装卸周期，提高集装箱的堆垛效率。
附图说明
[0011]图1为现有技术中集装箱的对箱系统的结构示意图；图2为本专利技术用于起重机械的集装箱自动着箱系统的控制架构框图示意图；图3为本专利技术用于起重机械的集装箱自动着箱方法的流程图；图4为本专利技术用于起重机械的集装箱自动着箱系统的装置示意图。
[0012]其中，1
‑ꢀ
门架，2
‑
吊具，21
‑
立柱，3
‑
主机控制器，4
‑
图像信息处理器。
实施方式
[0013]下面将结合示意图对本专利技术进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施
例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。
[0014]如图2~4所示，一种用于起重机械的集装箱自动着箱系统，用于自动堆高，在自动堆箱的控制过程只调节左右侧移（X）和升降（Z）两个方向的自由度。具体的，包括：门架1、吊具2、主机控制器3、图像信息处理器4、吊具空间状态传感器、TOF立体摄像头、着箱传感器。由现有技术可知，侧移控制阀和升降控制阀分别用于控制吊具2。
[0015]其中，门架1可俯仰，本实施例中，使其角度为零，即只保持竖直状态。
[0016]吊具2，设置在门架1上，并可沿门架1升降和左右侧移。
[0017]主机控制器3，控制门架1和吊具2的动作。
[0018]吊具空间状态传感器，检测吊具2的空间状态，并输出吊具空间状态信号至主机控制器3。吊具空间状态传感器包括：长度传感器，为CET12.10000.2.6.1.X 长度传感器，其一端固定，另一端安装于吊具2上，以检测所述吊具2的高度。位移传感器，安装在所述吊具2的侧移油缸上并随侧移油缸沿着X向移动，以检测所述吊具2的侧移量。
[0019]一对TOF立体摄像头，对称设置在吊具2的立柱21上。拍摄方向向下倾斜，用于获取吊具与集装箱顶高度差Z、吊具与集装箱长边末端的距离 X、吊具与集装箱短边末端的之间距离Y。TOF立体摄像头采集的数据形成点云数据，通过点云数据集可以显示出集装箱吊装孔附近的三维形状。
[0020]图像信息处理器4，设置在所述吊具2的侧边，根据上述3个自由度参数形成的点云数据，检测集装箱外形、集装箱吊装孔的相对位置，并输出集装箱外形信号、集装箱吊装孔的相对位置信号。具体的，根据点云数据集所保存的像素点的位置信息。对集装箱图像中的吊装孔及侧边等特征信息进行运算，并与集装箱尺寸进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于起重机械的集装箱自动着箱系统，包括：门架(1)；吊具(2)，设置在所述门架(1)，可沿门架上下升降和左右侧移；主机控制器(3)，控制所述门架(1)和所述吊具(2)的动作；其特征在于，还包括：吊具空间状态传感器，检测所述吊具(2)的空间状态，并输出吊具空间状态信号至所述主机控制器(3)；TOF立体摄像头，设置在吊具(2)上，拍摄方向向下，用于获取吊具与集装箱顶高度差Z、吊具与集装箱长边末端的距离 X、吊具与集装箱短边末端的之间距离Y；图像信息处理器(4)，设置在所述吊具(2)的侧边，根据上述3个自由度参数形成的点云数据，检测所述集装箱外形、集装箱吊装孔的相对位置，并输出集装箱外形信号、集装箱吊装孔的相对位置信号；着箱传感器，设置在吊具(2)上，检测吊具是否着箱；图像信息处理器(4)，接收所述集装箱外形信号和所述集装箱位置信号，并与所述主机控制器(3)通讯连接，接收来自所述主机控制器(3)的所述吊具空间状态信号，根据上述各种信号计算所述吊具(2)上的锁头和所述集装箱吊装孔之间的相对位置，计算所述吊具(2)的最佳运动路径轨迹；其中，所述主机控制器(3)通过与所述图像信息处理器(4)的通讯连接获取计算得到的所述最佳运动路径轨迹，并根据所述最佳运动路径轨迹控制所述吊具(2)的动作。2.根据权利要求1所述的用于起重机械的集装箱自动着箱系统，其特征在于，所述TOF立体摄像头设置在吊具（2）的立柱上。3.根据权利要求1所述的用于起重机械的集装箱自动着箱系统，其特征在于，所述吊具空间状态传...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈相奇，张学文，张海军，刘景笑，赵原，高春立，赖美凤，
申请(专利权)人：徐州徐工港口机械有限公司，
类型：发明
国别省市：