专利名称：码头集卡引导系统及方法
技术领域：
本发明涉及自动化码头领域，更具体地说，涉及一种码头集卡进出箱引导的系统 及方法。
背景技术：
现今港口贸易发展日益繁荣，影响着一个地区或者整个国家的经济发展。一个港 口的发展程度是以集装箱的年吞吐量为衡量标准，然而影响集装箱年吞吐量的一个关键性 因素是岸桥对于集装箱的装卸和集卡进出箱的效率问题。港口岸桥设备在进行集装箱的装 卸等工作时，为了掌握设备与集卡之间的联合作业，需要对集卡位置进行引导监控。目前的 引导工作主要是用摄像头来完成，将多个摄像头安装在设备各个不同的位置，操作人员再 根据视频用肉眼实现引导指示工作，但这样的引导方式的缺点是成本高，另外由于集卡停 留位置误差，摄像头易损坏，容易导致这种引导方式的故障率高，效率低。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种故障率低、高效率的码头集卡引导 系统和方法。本发明提出一种码头集卡进出箱引导方法，包括以下步骤a.经由远程控制台设置集卡作业参数，该作业参数至少包括作业车道，并且通过 集卡引导显示屏显示该作业车道；b.监控作业车道，通过识别车道上的集卡信号计算出待检测的作业车道；c.对待检测的作业车道进行检测，判断是否有集卡存在；d.实时扫描并计算出当前集卡位置与标准位置的差值，并在集卡位置显示屏上显 示根据该差值获得的操作信息，引导集卡司机操作；以及e.判断出集卡进出箱作业完成，提示集卡离开。在上述的码头集卡进出箱引导方法中，计算出当前集卡位置与标准位置的差值的 步骤包括根据实时扫描结果得到集卡三维轮廓数据信息；以及对三维轮廓数据信息进行 坐标变化、数据过滤处理，获得集卡有效数据信息，该有效数据信息包含集卡驶入的车道号 信息和集卡在大车方向上与标准位置的偏差信息。 在上述的码头集卡进出箱弓I导方法中，在步骤d之后还包括步骤f.将集卡驶入车 道信息、集卡大车方向的引导状态传送给所述远程控制台。在上述的码头集卡进出箱引导方法中，所述远程控制台是设置于岸桥的司机室。在上述的码头集卡进出箱引导方法中，步骤a的作业参数还包括集卡驶入方向、 集卡类型、作业箱类型，其中步骤c还包括判断集卡的作业参数。在上述的码头集卡进出箱引导方法中，步骤d还包括在所述集卡位置显示屏上显 示以下信息的组合车道号、装卸类型、作业箱类型、集卡上箱况、大车方向差值、集卡司机 操控提示。
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本发明另提出一种码头集卡进出箱引导系统，包括远程控制台、车道监控单元、引 导定位单元以及集卡位置显示屏。远程控制台用以设置集卡作业参数，该作业参数至少包 括作业车道；车道监控单元连接该远程控制台，监控作业车道，通过识别车道上的集卡信号 计算出待检测的作业车道；引导定位单元连接该远程控制台，用于对待检测的作业车道进 行检测以及控制一集卡位置显示屏的显示，该引导定位单元在检测到集卡时实时扫描并计 算出当前集卡位置与标准位置的差值；集卡位置显示屏连接该引导定位单元，显示该作业 车道，以及根据当前集卡位置与标准位置的差值获得的操作信息，引导集卡司机操作。在上述的码头集卡进出箱引导系统中，引导定位单元将集卡驶入车道信息、集卡 大车方向的引导状态传送给所述远程控制台，其中所述远程控制台是设置于岸桥的司机 室。在上述的码头集卡进出箱引导系统中，车道监控单元安装在岸桥的底部鞍梁上， 激光面对准鞍梁区域中心、沿小车方向、覆盖所有车道。在上述的码头集卡进出箱引导系统中，引导定位单元安装在底部鞍梁上，激光面 对准车道、沿大车方向。本发明所述的一种码头设备的集卡引导系统及方法，通过远程控制台、引导定位 单元以及显示屏的配合，引导定位单元实现集卡大、小车方向的定位，集卡显示牌显示实际 位置与标准位置的偏差，远程控制台接收司机对工况的设定、对引导定位单元的控制。由此 现场岸桥操作人员只需根据位于远程控制台的提示信息进行相应的简单操作即可达到对 码头集卡进出区域内所有集卡作业情况的实时操控，大大增加了操作的简单性和灵活性， 提高了实际的作业效率。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具 体实施方式作详细说明，其中图1示出了本发明一实施例的集卡引导系统方法的流程图。图2示出了本发明一实施例的集卡引导系统的系统结构图。图3示出了本发明一实施例的集卡显示牌的显示界面。图4示出了本发明一实施例的远程监控和操作触摸屏的界面。图5示出了本发明一实施例的集卡位置显卡牌引导司机作业操作流程图。
具体实施例方式本发明提供了一种码头集卡进出箱引导方法及系统，该方法及系统可以配合岸桥 等码头设备的司机操作人员以实现高效，快捷的作业，下面参照附图描述本发明的实施例。图2示出了本发明一实施例的集卡引导系统的系统结构图。参照图2所示，此系 统200包含远程控制台210、车道监控单元220、引导定位单元232、234，以及集卡引导显示 屏242、244。远程控制台210用以设置集卡作业参数，这些参数例如包含作业车道、集卡驶 入方向、集卡类型、作业箱类型等等，用以对集卡引导过程进行监控。在一个实施例中，远程 控制台210可以是基于WinCE操作系统的嵌入式人机交互平台，并且使用触摸屏。在功能 方面，远程控制台210提供基本的串口及网络功能，可以与可编程逻辑控制器的数据通讯、对底层定位单元的硬件控制及数据反馈。在稳定方面，远程控制台210由于采用嵌入式操 作系统，保证了在恶劣、颠簸的现场环境中的硬件可靠性、减少了故障发生率。另外，触摸屏 的优点是，无需显示器、鼠标等输入输出设备，岸桥司机能够直接了解集卡定位系统的运行 状态，并且设定具体的工作参数。显示界面的一个例子如图4所示。此外，这些工作参数还 可以由远程控制台自动完成。作为本发明的一个应用例，远程控制台210是设置于岸桥的司机室，供岸桥司机 进行操作，然而这不应作为本发明的限制，本发明完全可以设置于其他码头设备中。车道监控单元220以及两个引导定位单元232、234均与远程控制台210连接，以 便从远程控制台210获得所需的工作参数，例如作业车道等信息。车道监控单元220以及 两个引导定位单元232、234可以为一种带有马达装动装置的三维激光扫描定位装置。这种 技术有助于准确的获得目标的三维轮廓信息，提高引导定位的准确性。为了获得良好的扫 描信息，车道监控单元220安装在岸桥的底部鞍梁上，激光面对准鞍梁区域中心、沿小车方 向、覆盖所有车道，而引导定位单元232、234安装在底部鞍梁上，激光面对准车道、沿大车 方向。举例来说，车道监控单元220以及引导定位单元232、234的部分或者全部可包含 激光扫描装置以及诸如嵌入式系统的控制平台，控制平台可以控制这些单元的运作，并提 供计算、通信等功能。如图2所示，两个引导定位单元232、234分别安装在作业区域的左侧 和右侧，并可以分别通过RS485串口控制对应的集卡引导显示牌242、244的显示。再者，集卡引导显示屏242、244分别连接到各自的引导定位单元232、234。在一实 施例中，集卡引导显示屏242、244安装在岸桥梁上，将具体工况信息图形化于显示屏上。举 例来说，在集卡引导显示屏242和/或244上可以显示如图3所示的界面，其包含车道指示 区域、工况指示区域和位置指示区域，其具体作用将在后文描述。参考图1所示，本发明一实施例的集卡引导方法100包括以下步骤步骤102，远程控制台的引导系统启动并显示作业车道号。首先岸桥装、卸箱作业时，岸桥司机通过司机室的远程控制台210的触摸屏设置 集卡作业参数，这些参数可包括集卡作业车道(若当前集卡作业车道为1、3车道，则按下1 和3)，还可包括集卡驶入方向、集卡类型、作业箱类型等。然后，按下引导系统的“启动”按 钮，引导系统开始工作。此时集卡引导显示屏会经由引导定位单元获得作业车道并显示车 道1和3数字，表示1和3车道为作业车道。集卡司机可根据集卡引导显示屏的数字提示 驶入指定作业车道作业区域，准备作业。步骤104，车道监控单元220会监控所设置的作业车道，通过识别车道上的集卡信 号计算出待检测的作业车道。步骤106，引导定位单元检测集卡实时信息情况。待集卡驶入指定车道作业区域时，各引导定位单元232、234的三维激光器进行集 卡自动扫描检测，判断集卡驶入车道号信息，并检测集卡驶入方向，集卡类型，集卡位置等 参数信息。一方面，可以根据位置信息计算出当前集卡位置与标准位置的差值，以及根据这 些差值获得集卡司机对位操作所需的操作信息。这一过程可进一步包括首先，根据实时扫 描的结果得到集卡(或集装箱)的三维轮廓数据信息，再对原始扫描数据进行坐标变化、数
5据过滤处理，获得集卡(或集装箱)的有效数据信息，这一有效数据信息包含集卡驶入的车 道号信息和集卡在大车方向上与标准位置的偏差信息，然后，对有效数据进行分析计算得 到集卡驶入的车道信息和集卡(或集装箱)在岸桥(轨道吊)大车方向的位置信息。另一方面，这些实时数据信息可以反馈到岸桥司机室远程控制台210，以便使岸桥 司机根据反馈数据信息对当前作业情况进行实时检测监控，判断是否有错误信息或者是否 需要修改作业参数信息，若进行修改可直接通过控制台的触摸屏进行。由此，实现司机对集 卡引导状态及引导结果的实时监控。步骤108，集卡引导显示屏实时显示集卡作业情况引导操作人员。集卡引导显示屏242、244根据步骤106实时扫描检测并通过远程控制台发送的数 据信息对集卡作业工况进行显示，集卡操作人员通过显示的信息进行引导，根据显示屏显 示的工况信息和位置信息不断调整集卡大车方向的位置和标准位置的偏差，最终停靠到需 要装卸箱为的正确位置。参照图5所示，这一过程的具体步骤包括步骤112，集卡司机进入作业区域时，车道监控单元220自动检测集卡进入的车道 号信息，并实时通过集卡引导显示屏242、244的车道指示区域显示出来。步骤114，左、右引导定位单元232、234进行集卡整体扫描，判断作业工况信息，并 实时通过集卡引导显示屏的工况指示区域显示出来。步骤116，集卡司机根据集卡引导显示屏的位置指示区域的各种指示进行集卡位 置的调整，以最终停靠到准确位置。完成步骤108之后，在步骤110，岸桥司机通过远程控制台210的触摸屏可查看引 导系统反馈的参数信息及集卡停靠的位置信息，若信息不正确，可通过控制按钮进行修改; 若信息正确，岸桥司机确认进行装卸箱作业；作业完成后集卡引导显示屏给出集卡可以离 开的信息，等集卡离开后岸桥司机进行确认，整个过程结束。本发明上述实施例的码头设备的集卡引导系统及方法，通过远程控制台、引导定 位单元以及显示屏的配合，引导定位单元实现集卡大、小车方向的定位，集卡显示牌显示实 际位置与标准位置的偏差，远程控制台接收司机对工况的设定、对引导定位单元的控制。由 此现场岸桥操作人员只需根据位于远程控制台的提示信息进行相应的简单操作即可达到 对码头集卡进出区域内所有集卡作业情况的实时操控，大大增加了操作的简单性和灵活 性，提高了实际的作业效率。其次，使码头的设备的工作状况通过显示屏显示的方式，有效的提高了显示效果 和显示进度，也便于码头操作人员提高集装箱的进出效率。再者，本发明只需要和设备进行相关的连接就可以实现显示引导了，这样一来就 缩短了安装的周期，降低了安装的成本，增加了实时灵活性，可以作为视频监控的辅助手 段，也可以独立进行引导监控，现场操作人员只需一台可操控触摸屏、一根网线即可达到集 卡进出箱的实时引导，大大增加了操作的简单性和灵活性，提高实际效率。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明， 而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变 化、变型都将落在本发明的保护范围内。因此本发明的保护范围应当以权利要求书所界定 的内容为准。
权利要求
一种码头集卡进出箱引导方法，其特征在于，包括以下步骤a.经由远程控制台设置集卡作业参数，该作业参数至少包括作业车道，并且通过集卡引导显示屏显示该作业车道；b.监控作业车道，通过识别车道上的集卡信号计算出待检测的作业车道；c.对待检测的作业车道进行检测，判断是否有集卡存在；d.实时扫描并计算出当前集卡位置与标准位置的差值，并在集卡位置显示屏上显示根据该差值获得的操作信息，引导集卡司机操作；e.判断出集卡进出箱作业完成，提示集卡离开。
2.如权利要求1所述的码头集卡进出箱引导方法，其特征在于，计算出当前集卡位置 与标准位置的差值的步骤包括根据实时扫描结果得到集卡三维轮廓数据信息；对三维轮廓数据信息进行坐标变化、数据过滤处理，获得集卡有效数据信息，该有效数 据信息包含集卡驶入的车道号信息和集卡在大车方向上与标准位置的偏差信息。
3.如权利要求1所述的码头集卡进出箱引导方法，其特征在于，在步骤d之后还包括步骤f.将集卡驶入车道信息、集卡大车方向的引导状态传送给所述远程控制台。
4.如权利要求1或3所述的码头集卡进出箱引导方法，其特征在于，所述远程控制台是 设置于岸桥的司机室。
5.如权利要求1所述的码头集卡进出箱引导方法，其特征在于，所述步骤a的作业参数 还包括集卡驶入方向、集卡类型、作业箱类型，其中步骤c还包括判断集卡的作业参数。
6.如权利要求5所述的码头集卡进出箱弓I导方法，其特征在于，所示步骤d还包括在所 述集卡位置显示屏上显示以下信息的组合车道号、装卸类型、作业箱类型、集卡上箱况、大 车方向差值、集卡司机操控提示。
7.一种码头集卡进出箱引导系统，其特征在于包括远程控制台，用以设置集卡作业参数，该作业参数至少包括作业车道；车道监控单元，连接该远程控制台，监控作业车道，通过识别车道上的集卡信号计算出 待检测的作业车道；引导定位单元，连接该远程控制台，用于对待检测的作业车道进行检测以及控制一集 卡位置显示屏的显示，该引导定位单元在检测到集卡时实时扫描并计算出当前集卡位置与 标准位置的差值；集卡位置显示屏，连接该引导定位单元，显示该作业车道，以及根据当前集卡位置与标 准位置的差值获得的操作信息，引导集卡司机操作。
8.如权利要求7所述的码头集卡进出箱引导系统，其特征在于，所述引导定位单元将 集卡驶入车道信息、集卡大车方向的引导状态传送给所述远程控制台，其中所述远程控制 台是设置于岸桥的司机室。
9.如权利要求7所述的码头集卡进出箱引导系统，其特征在于，所述车道监控单元安 装在岸桥的底部鞍梁上，激光面对准鞍梁区域中心、沿小车方向、覆盖所有车道。
10.如权利要求7所述的码头集卡进出箱引导系统，其特征在于，所述引导定位单元安 装在底部鞍梁上，激光面对准车道、沿大车方向。
全文摘要
本发明揭示一种码头集卡进出箱引导方法和系统，以解决目前引导方式故障率高、效率低的问题。为此，本方法包括以下步骤经由远程控制台设置集卡作业参数，该作业参数至少包括作业车道，并且通过集卡引导显示屏显示该作业车道；监控作业车道，通过识别车道上的集卡信号计算出待检测的作业车道；对待检测的作业车道进行检测，判断是否有集卡存在；实时扫描并计算出当前集卡位置与标准位置的差值，并在集卡位置显示屏上显示根据该差值获得的操作信息，引导集卡司机操作；以及判断出集卡进出箱作业完成，提示集卡离开。
文档编号B65G63/00GK101923325SQ20091005297
公开日2010年12月22日 申请日期2009年6月12日 优先权日2009年6月12日
发明者吴翔 申请人:上海振华重工(集团)股份有限公司