轮胎吊行走定位纠偏及防撞的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型轮胎吊行走定位纠偏及防撞的系统通过在轮胎吊四个门腿上各安装一个激光扫描仪，检测集装箱堆场上集装箱侧面和集装箱与集装箱之间缝隙，实现轮胎吊行走定位、在堆场内箱位位置定位、自动纠偏、防撞警报。本实用新型包括激光扫描仪、集装箱、计算机、警报器、箱位管理显示器(即驾驶室管理系统界面终端)、防雨罩。激光扫描仪分别安装在轮胎吊四个门腿轮胎前方支架上，能随轮胎转动而转动。以堆场上集装箱侧面和集装箱之间的缝隙作为参考。激光扫描仪安装在防雨罩内。计算机安装在电气室。警报器安装在轮胎吊驾驶室内。激光扫描仪、警报器、箱位管理显示器均与计算机相连。计算机与轮胎吊PLC相连，参与轮胎吊行走控制。
【专利说明】轮胎吊行走定位纠偏及防撞的系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于集装箱装卸作业中集装箱吊运，轮胎吊的定位、行走纠偏和行走防撞，尤其适合轮胎吊吊运集装箱装卸作业。
【背景技术】
[0002]目前，场地集装箱轮胎吊行走纠偏和防撞的检测手段包括GPS定位自动纠偏法，单点激光测距仪结合反射板自动纠偏法，图像处理纠偏，人工纠偏，但这些方法都各有缺点。GPS定位容易受到人为篡改数据导致数据出错且需定期校正。单点激光测距仪结合反射板自动纠偏法，则需要在一旁安装长反射板，并不实用。图像处理纠偏容易受天气光线影响，稳定性不够。轮胎吊司机调整车轮行走方向，即人工纠偏，这种方法精度低，容易造成司机疲劳。如今有GPS自动纠偏法，单点激光测距仪结合反射板自动纠偏法。
【发明内容】
[0003]本实用新型通过在轮胎吊四个门腿上各安装一个激光扫描仪，检测集装箱堆场上集装箱侧面和集装箱与集装箱之间缝隙，实现轮胎吊行走定位、在堆场内箱位位置定位、自动纠偏、防撞警报。
[0004]本实用新型采用以下技术方案:激光扫描仪、集装箱、计算机、警报器、箱位管理显示器(即驾驶室管理系统界面终端)、防雨罩。激光扫描仪分别安装在轮胎吊四个门腿轮胎前方支架上，能随轮胎转动而转动。激光扫描仪安装在防雨罩内。以堆场上集装箱侧面和集装箱之间的缝隙作为参考。计算机安装在电气室。警报器安装在轮胎吊驾驶室内。激光扫描仪、警报器、箱位管理显示器均与计算机相连。计算机与轮胎吊PLC相连，参与轮胎吊行走控制。
[0005]值得注意，激光扫描仪的安装位置角度不同，都会有不同的技术效果，会导致计算机数据处理的复杂度、参考点的选取和设定等技术参数不同，最终实现的功能不同。
[0006]在轮胎吊行走过程中，四个安装在轮胎吊门腿上的激光扫描仪实时检测正前后方是否有障碍物。检测范围分为远区、中区和近区。检测到远区车道上有障碍物，计算机视为无障碍，轮胎吊正常行驶；检测到中区车道上有障碍物，计算机发慢速信号给轮胎吊PLC，轮胎吊慢速行驶；检测到近区车道上有障碍物，计算机发警报信号给警报器，发控制信号给轮胎吊PLC停止轮胎吊前行或后退。
[0007]四个激光扫描仪同时对集装箱堆场上集装箱侧面和集装箱与集装箱之间缝隙扫描测距。若轮胎吊偏离行车车道或轮胎吊轮胎方向偏离规划线方向，激光扫描仪所测的集装箱堆场上远近集装箱侧面到激光扫描仪的距离会大于或小于正常情况下，计算机根据轮胎转向角度，分析数据，可预判轮胎吊在预见范围内若不纠偏继续行走的偏离距离。计算机发出纠偏信号给轮胎吊PLC，参与轮胎吊行走控制，把偏离距离控制在可容忍范围内。
[0008]当轮胎吊到达所工作集装箱列附近时，激光扫描仪检测集装箱之间的缝隙，以缝隙作为参考。若相邻集装箱有空缺(即没有缝隙)，则以工作集装箱列左或右面为参考，实现轮胎吊与工作集装箱列对准。
[0009]当轮胎吊到达工作集装箱列，司机通过箱位管理显示器得知当前所在贝位数，按下确定键，计算机记忆当前贝位。或通过吊具开闭锁信号确认提供当前所在贝位数，可免去司机人工确认。以当前贝位数据即作为原点，当轮胎吊继续往前或往后运动时，计算机结合激光扫描仪的检测数据和轮胎吊编码器所提供的行走距离信息，即可知道轮胎吊行进方向，推算出轮胎吊在行进过程中的贝位数和下一个停车贝位数，获取轮胎吊在堆场内的定位。这一工作方法可以取代GPS定位。
[0010]由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是:实现轮胎吊行走定位，自动纠偏，自动检测行走路径上的障碍，自动防撞，消除安全隐患，减轻司机疲劳，有效提高场地集装箱轮胎吊的吊运集装箱装卸效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图1轮胎吊行走定位纠偏及防撞原理示意图
[0012]附图2轮胎吊行走定位纠偏及防撞安装示意图
[0013]附图3轮胎吊行走定位纠偏及防撞安装俯视图
[0014]附图4轮胎吊正常行驶分析示意图
[0015]附图5轮胎吊偏离轨道行驶分析示意图
[0016]附图中主要部件的符号说明:
[0017](I)计算机(7)轮胎吊
[0018](2)激光扫描仪(防雨罩内) (8)集装箱
[0019](3)箱位管理显示器(9)小车
[0020](4)警报器(10)吊具
[0021](5)轮胎吊PLC(11)驾驶室
[0022](6)激光检测线(12)车道规划线
【具体实施方式】
[0023]如图1所示，激光扫描仪(2)、箱位管理显示器(3)、警报器⑷、轮胎吊PLC(5)均和计算机(I)相连。警报器(4)可通过声音或者声光结合或其他方式对轮胎吊司机进行警报。
[0024]如图2所示，计算机⑴和警报器⑷均安装在电气室内，激光扫描仪⑵分别安装在在轮胎吊(7)四个门腿轮胎前方，能随轮胎转动而转动。
[0025]如图3所示，轮胎吊(7)进入堆场后，四个激光扫描仪(2)便可检测到堆场内集装箱(8)的侧面以及集装箱之间的缝隙。在轮胎吊(7)行走过程中，若轮胎吊(7)跑偏，激光扫描(2)检测到集装箱(8)侧面的距离就会变大或变小，计算机(I)分析处理测量数据便可知道轮胎吊(7)是否偏离车道规划线(12)或轮胎吊(7)的轮胎转向是否偏离车道规划线(12)。当轮胎吊(7)偏离道规划线(12)在一定的小范围内的时候，计算机(I)发送减速命令和调整命令给轮胎吊PLC(5)，对轮胎吊(7)进行减速调整控制。当轮胎吊(7)偏离车道规划线(12)超过一定的大范围的时候，计算机(I)发送警报信号给警报器(4)，与此同时发送停车命令给轮胎吊PLC(5)，直至轮胎吊(7)停止行走。
[0026]在纠偏过程中，即使堆场内缺少几行集装箱(8)，并不影响本实用新型的纠偏功倉泛。
[0027]当轮胎吊(7)到达所工作集装箱⑶列附近时，激光扫描仪⑵检测集装箱(8)之间的缝隙，以缝隙作为参考。若相邻集装箱有空缺(即没有缝隙)，则以工作集装箱(8)列左或右面为参考，实现轮胎吊(7)与工作集装箱(8)列对准。
[0028]在轮胎吊(7)行走过程中，四个激光扫描仪(2)实时检测正前后方是否有障碍物，若检测到车道规划线(12)上有障碍物，计算机(I)发警报信号给警报器(4)，发控制信号给轮胎吊PLC(5)停止轮胎吊(7)前行或后退，实现防撞。
[0029]当轮胎吊(7)到达工作集装箱⑶列，司机通过箱位管理显示器⑶得知当前所在贝位数，按下确定键，计算机⑴记忆当前贝位。当前贝位数据即作为原点，当轮胎吊(7)继续往前或往后运动时，计算机(I)结合激光扫描仪的检测数据和轮胎吊(7)编码器所提供的行走距离信息，即可推算出下一个贝位数，获取轮胎吊(7)在堆场内的定位。这一工作方法可以取代GPS定位。
[0030]图4用于轮胎吊(7)正常行驶下的判断，图5用于轮胎吊(7)偏离轨道行驶的判断。
[0031]如图4所示，O点是一个激光扫描仪(2)，00’是激光扫描仪(2)与车道规划线(12)平行的扫描线。00”是激光扫描仪(2)与车道规划线(12)垂直的扫描线，是激光扫描仪(2)到集装箱(8)的距离，是已知的。Ql、a2、Ci3是选取合适的特定三个分析角度，可视实际情况多选或少选分析角度。根据余弦定理，再加运算可知轮胎吊(7)没有偏离轨道:
[0032]Cl1Cos a j = d3cos α 3 = 00"
[0033]由于集装箱⑶之间的缝隙可以被激光扫描仪(2)检测到，所以在筛选分析距离时，可以发现d2并不列入分析。
[0034]d2cos a 2 ^ 00"
[0035]在实际应用中，应考虑误差范围(± σ )，即(I1Cos a i和d3cos α 3落入00" ±σ的范围内，均可认为轮胎吊(7)没有偏离轨道。
[0036]如图5所示，O点、O”点、a 1、α 2、α 3均同图4上的意义。β是轮胎吊(7)轮胎偏离角度，未知。P点是激光扫描仪(2)扫描范围O度起点。00’垂直于0Ρ。由于集装箱
(8)之间的缝隙可以被激光扫描仪(2)检测到，所以在筛选分析距离时，可以发现Cl1并不列入分析。
[0037]d2/ cos ( α 2+ β ) =Cl3' cos ( α 3+ β ) =00"
[0038]d2/ cos a 2cos β _d2' sin a 2sin β = d3' cos a 3cos β -d3/ sin a 3sin β
Λ sin β cf,'cos a, -d,'cosa,^
[0039]tan ^ = = ~~1 可得 β 值
COSyO a2 Sma2 -α3 Sinor3
[0040]若不对轮胎吊(J)进行纠偏，轮胎吊(7)沿00’行驶，偏移量XO' = 00' sin β。
[0041]以上计算在实际应用当中都应考虑实际误差(± O)，而误差大小的选取应结合实际港口、轮胎吊(7)、激光扫描仪⑵等情况。
[0042]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实用新型，而并非作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落入本实用新型权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.轮胎吊行走定位纠偏及防撞的系统，激光扫描仪、警报器、箱位管理显示器、轮胎吊PLC均与计算机相连，所述激光扫描仪安装在防雨罩内，其特征是:所述激光扫描仪分别安装在轮胎吊四个门腿轮胎前方支架上，能随轮胎转动而转动，以堆场上集装箱侧面和集装箱之间的缝隙作为参考。
2.如权利要求1所述的轮胎吊行走定位纠偏及防撞的系统，其特征在于:所述计算机安装在电气室，所述警报器安装在轮胎吊驾驶室内。
【文档编号】B66C15/04GK203998689SQ201420312741
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】陆荣国, 宇宙, 张润梁, 杨汇宗, 宗韧, 金毅, 马楚鸿, 黄爱平, 陆明路, 王辰 申请人:上海海镭激光科技有限公司