集装箱扫描系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及一种集装箱扫描系统，即基于摄像机或基于传感器的通过扫描由货物处理起重机传输的货物集装箱的外表面来识别和读取物品或简单地检测物品的存在。该物品可以为集装箱识别码、类别识别码、IMDG码或国际海事危险品代码、密封条等。本发明可应用于在港口或铁路领域例如船对岸或STS起重机即在操作人员的监督控制下将集装箱装载到船上或者将集装箱从船上卸载不同类型的起重机、用于将集装箱堆叠在集装箱终端的存放区域中的轨道安装起重台架或RMG起重机、用于将集装箱堆叠在集装箱终端的存放区域中的橡胶轮胎起重台架或RTG起重机、完全自动化并且使得单个操作人员能够监督多个起重机的自动轨道安装起重台架或ARMG起重机、自动堆叠起重机或ASCs等。本发明还适用于起重机的吊具传送单个集装箱或多个集装箱的情况。
【背景技术】
[0002]为了能够登记并且追踪装载到船、火车、卡车底盘或拖车上或者从中卸载的各个集装箱，给集装箱赋予独一无二的识别码(ID)，该识别码印制在集装箱的外表面上。集装箱识别码通常为印制到集装箱的顶侧、正面、背面或侧面上的字母数字代码。除了集装箱识别码之外，每次集装箱由集装箱操作起重机传输时，都可以读取或识别印制到集装箱上或贴在该集装箱上的其它信息。这些附加信息的示例有贴在集装箱门上通常贴在集装箱的背面上的密封条。该密封条例如包含有RFID (射频识别)标签。其它示例有在装有危险或有害材料时的类别识别码或IMDG(国际海事危险品)码。
[0003]题目为“集装箱识别和追踪系统”的美国专利申请US2004/0126015描述了用于自动识别由起重机装载/卸载的集装箱的系统。该系统由安装在起重机的下梁上的几个摄像机构成。这些摄像机在US2004/0126015的图6中标为13a、13b和13c，而起重机的下梁标为12a和12b。这些下梁为集装箱操作起重机的水平梁，它通常沿着与起重机的起重臂竖直的方向安装在距离码头6米的高度处，即与码头边缘平行。安装在下梁上的摄像机在6米的高度处形成扫描窗口，在此处通常在吊具使得集装箱竖直运动期间能够扫描集装箱侧面的外表面。为了判断哪个摄像机工作，在US2004/0126015中所述的系统包含有摄像机控制系统，它接收表示集装箱将通过的水平位置的信息，即在US2004/0126015的段落
[0043]中所谓的吊具宽度信息。
[0004]下梁解决方案由于将在下面段落中所述的各种原因所以是不好的。
[0005]首先，集装箱识别码在集装箱装卸过程中变得延迟可用。下梁解决方案只能在保持着集装箱的吊具通过在摄像机所处的码头上方6米的高度处的窗口的时刻扫描和读取集装箱识别码。在从船中卸载集装箱的情况中，标识集装箱的信息在传输集装箱的过程可得到非常延迟，即只是在从吊具将集装箱松开之前的几秒。
[0006]第二，下梁解决方案对集装箱码头的性能有不利影响，通常表示或计量为起重机每小时能够作出的运动量。由于吊具必须使得集装箱运动穿过固定的窗口，在此处摄像机能够扫描集装箱识别码，所以装载/卸载集装箱的过程减慢，这对集装箱码头的整体性能造成不利影响。
[0007]第三，下梁解决方案维护昂贵，因为它需要多个摄像机。在图5和6所示以及例如在US2004/0126015的段落
[0043]中所述的实施方式中，在每个下梁上安装有三个摄像机。由于这些摄像机要在由于在港口或铁路区域中存在风和雨而导致的恶劣条件下操作，所以其使用寿命有限并且维护需求高。安装在下梁上的多个摄像机提高了集装箱码头操作人员的安装和操作成本。
[0008]另外不利的是，在下梁解决方案中不能扫描集装箱的正面和背面。因为摄像机安装在下梁上，所以只有印制在集装箱的这个侧面上的集装箱识别码才能被扫描。在集装箱识别码或其它有用信息例如頂DG码或密封条印制或贴在集装箱的正面或背面上的情况下，不能使用安装在下梁上的摄像机。能够扫描集装箱的正面和背面的直接解决方案是在起重机的门梁即在通常距离码头13至16米的高度处于起重机的起重臂平行的水平梁上也安装摄像机。但是这些额外的摄像机会进一步增加码头操作人员的安装和维护成本，并且会进一步减慢集装箱装卸过程，因为吊具必须使得集装箱运动穿过位于13至16米的通常高度处的第二扫描窗口。能够扫描集装箱的正面和背面的可选解决方案在于具有用于使得集装箱转动的旋转飞轮的起重机系统，例如在题目为“Rotating Carriage Assembly forUse in Scanning Cargo Conveyances Transported by a Crane” 的美国专利 US7783003中所提出的。但是这种解决方案需要具有旋转飞轮的专门起重机，因此不适用于已装设有没有这种飞轮的起重机的情况。
[0009]还重要的是，要注意现在的趋势是研制并且安装更高的起重机。目前的起重机其通常的起重高度为铁轨或码头水平面之上30米，下一代起重机将具有超过50米的起重高度。这些起重机将能够在不同的高度处工作。尤其在风雨环境条件恶劣的海港中，在这些高度处工作的电子器件或部件的维护或修理将变得更加困难。而且，能够用于维护并且能够达到30米以上高度的起重卡车非常少。
[0010]题目为 “Device, Method and System for Recording Inspect1n Data About aFreight Container”的国际专利申请WO 2009/052854描述了具有可动地安装在竖直支撑件或水平梁上的摄像机的集装箱起重机。如在WO 2009/052854的第3页第14-27行中所规定的一样，通常利用从起重机控制系统获得的集装箱位置和速度来控制摄像机的运动。
[0011]虽然从WO 2009/052854所知的集装箱扫描系统目的在于扫描集装箱短侧面_参见TO 2009/052854的第2页第31行至第3页第2行以及MO名牌的存在、门类型、门方向、门密封条的状况-参见第9页第27-32行，但是从WO 2009/052854所知的这种系统由于几个原因所以仍然是不好的。
[0012]首先，WO 2009/052854没有说明如何使得摄像机能够沿着起重机的竖直支撑件或水平梁运动。直接的实施方式将依靠缆索，摄像机将沿着这些缆索运动，或者依靠操作臂，它将摄像机带到所期望的位置。但利用缆索或操作臂的这种实施方式在由港口或铁路领域中由于存在风、雨和盐而导致的恶劣环境条件下性能较差。换句话说，由于其停机检修时间和操作成本高，所以具有可动摄像机的直接实施方式需要定期检查和维护。
[0013]第二，从WO 2009/052854所知的集装箱扫描系统不能扫描沿着最佳路径运动的集装箱。用来卸载/装载集装箱的起重机所遵循的最佳路径取决于集装箱在船上的原始/目的地位置以及集装箱在码头上的目的地/原始位置。该最佳路径对于每个集装箱来说是不同的:对于靠近可动摄像机安装在其上的起重机支腿附近的某些集装箱而言，它将上升，而对于靠近所述支腿的其它集装箱而言它将下降。由于在不同集装箱所遵循的最佳路径特性方面的这些差异，所以仅仅利用集装箱位置和速度来控制摄像机/传感器的位置不足以保证成功的扫描。从W02009/052854所知的系统只能在将起重机控制为偏离最佳路径的时候作出成功的扫描，因此集装箱的卸载/装载变得更慢并且起重机的整体性能降低。
[0014]从WO 2009/052854所知的系统局限于在t+Ι时刻制作单个图像(参见在图2中的步骤30)。只有在设有第二摄像机的实施方案中，可以对集装箱侧面制作第二图像(参见在图4中的步骤210和212)。因此该系统具有明显的技术缺陷，它只能靠花费更多的摄像机/传感器并且潜在地增加相应的维护和停机检修时间成本来解决。
[0015]因此，本发明的目的在于提供一种集装箱扫描系统，它解决了现有技术的上述缺点。更具体地说，本发明的目的在于披露了一种集装箱扫描系统，用来扫描印制或贴在集装箱的正面、背面或侧面上的集装箱识别码或其它信息，其中所扫描的信息在集装箱装卸过程中早期变得可得到，并且它能够在所需的电子器件和摄像机方面采用更廉价以及更省力的解决方案在可靠性更高的情况下提升整体码头性能。本发明的目的尤其在于披露了一种具有可动摄像机的集装箱扫描系统，它雨直接想到的实施方式相比降低了停工检修时间，并且使得起重机能够使得每个集装箱沿着最佳的卸载/装载路径运动以便进一步优化码头性能。本发明的另一个目的在于无需增加摄像机/传感器基础结构就能够作出多次扫描。
【发明内容】
[0016]根据本发明，上述目的是通过如权利要求1所限定的集装箱扫描系统来实现的，它包括:
[0017]可动地安装在集装箱起重机上的摄像机/传感器单元，该摄像机/传感器单元包括用于扫描集装箱外表面的摄像机和/或传感器；以及
[0018]与所述摄像机/传感器单元操作连接的控制单元，该控制单元能够获得表示所述集装箱起重机的操作位置的位置信息，并且所述控制单元用于控制所述摄像机/传感器单元的运动，其中
[0019]所述集装箱扫描系统包括安装在所述集装箱起重机的支撑梁上的导轨，所述导轨包含有布线空间；
[0020]所述摄像机/传感器单元沿着所述导轨可动地安装；并且
[0021]所述集装箱扫描系统还包括在所述布线空间中的电源线，用于给所述摄像机/传感器单元供电。
[0022]因此，本发明包括沿着导轨可动地安装的摄像机/传感器单元，它固定在起重机的基本上竖直的支撑件和/或基本上水平的梁上。在起重机上或其附近的控制单元根据起重机的操作位置控制摄像机/传感器单元沿着导轨的运动。因此，吊具不再需要使得集装箱运动穿过固定摄像机所处的特定窗口(高度，宽度)，因为摄像机/传感器单元现在运动到集