堆箱方法、堆箱系统和起重机与流程

1.本发明涉及工业技术领域，特别是一种堆箱方法、堆箱系统和起重机。


背景技术：

2.在利用轮胎式龙门起重机(rtg)或轨道式龙门起重机(rmg)进行堆箱的作业过程中，保证相邻两层集装箱之间的偏移距离小于设定距离阈值是保证安全生产的重要前提。目前用于保证偏移距离的方式主要有如下三种方式：第一种：人工观察；第二种：在吊具四个角安装摄像头并配合图像处理技术；第三种：在吊具四侧安装线结构光与相机构成的复合测量系统。其中，人工观察的方式增加了操作员的劳动强度，且不适用于全自动控制流程。第二种方式虽然机械安装较为简单，但是对于算法要求较高且结果易受外界干扰。第三种方案相对于第二种方案而言算法简单且可去除外界干扰，但对于机械安装有一定要求，且构造比较复杂；此外，在吊具下降过程中，不同高度采集到的图像，其“比例尺”(每个像素代表的实际距离)不同，容易引入误差。
3.为此，本领域内的技术人员还在致力于寻找其他的堆箱解决方案。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例中一方面提出了一种堆箱方法，另一方面提出了一种堆箱系统及起重机，用以较好地实现堆箱过程中的偏移距离控制。
5.本发明实施例中提出的一种堆箱方法，包括：在堆箱过程中，利用安装在吊具外周的多个激光雷达采集吊具上的当前集装箱与待堆叠的下层集装箱的位置信息；根据所述位置信息，计算出所述当前集装箱与所述下层集装箱之间的水平偏移距离；将所述水平偏移距离反馈至一吊具控制系统，以使所述吊具控制系统按照使所述水平偏移距离小于一设定距离阈值的原则对堆箱过程中的所述吊具进行位置控制。
6.在一个实施方式中，所述多个激光雷达包括安装在吊具前后左右四个方向的四个激光雷达；所述位置信息包括：在吊具前后左右四个方向的激光雷达点云数据；所述根据所述位置信息，计算出当前集装箱与下层集装箱之间的水平偏移距离，包括：针对所述四个方向中的每个方向，根据所述方向的激光雷达点云数据，判断是否存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，如果存在，则计算所述方向上距离最远的两个点之间的距离值，将所述距离值作为所述方向上的水平偏移距离。
7.在一个实施方式中，所述多个激光雷达包括安装在吊具前后两个方向或左右两个方向的两个激光雷达；所述位置信息包括：在吊具前后两个方向或左右两个方向的激光雷达点云数据；所述根据所述位置信息，计算出当前集装箱与下层集装箱之间的水平偏移距离，包括：针对所述两个方向中的每个方向，根据所述方向的激光雷达点云数据，判断是否存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，如果存在，则计算所述方向上距离最远的两个点之间的距离值，将所述距离值作为所述方向上的水平偏移距离。
8.本发明实施例中提出的一种堆箱系统，包括：吊具，用于将当前集装箱移动到待堆
叠的下层集装箱的上方，并将所述当前集装箱堆叠在所述下层集装箱上；安装在吊具外周的多个激光雷达，用于在堆箱过程中，采集吊具上的当前集装箱与所述下层集装箱的位置信息；偏移距离确定装置，用于根据所述位置信息，计算出当前集装箱与下层集装箱之间的水平偏移距离；吊具控制系统，用于根据所述水平偏移距离，按照使所述水平偏移距离小于一设定距离阈值的原则对堆箱过程中的所述吊具进行位置控制。
9.在一个实施方式中，所述多个激光雷达包括安装在吊具前后左右四个方向的四个激光雷达；所述位置信息包括：在吊具前后左右四个方向的激光雷达点云数据；所述偏移距离确定装置针对所述四个方向中的每个方向，根据所述方向的激光雷达点云数据，判断是否存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，如果存在，则计算所述方向上距离最远的两个点之间的距离值，将所述距离值作为所述方向上的水平偏移距离。
10.在一个实施方式中，所述多个激光雷达包括安装在吊具前后两个方向或左右两个方向的两个激光雷达；所述位置信息包括：在吊具前后两个方向或左右两个方向的激光雷达点云数据；所述偏移距离确定装置针对所述两个方向中的每个方向，根据所述方向的激光雷达点云数据，判断是否存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，如果存在，则计算所述方向上距离最远的两个点之间的距离值，将所述距离值作为所述方向上的水平偏移距离。
11.本发明实施例中提出的一种起重机，包括：上述任一实施方式的堆箱系统。
12.在一个实施方式中，所述起重机为轮胎式龙门起重机或轨道式龙门起重机。
13.从上述方案中可以看出，本发明实施例中的技术方案由于将激光雷达引入到堆箱过程中来探测当前集装箱与下层集装箱之间的位置信息，进而根据所述位置信息计算出当前集装箱与下层集装箱之间的水平偏移，并根据该水平偏移对吊具进行堆箱控制，实现了高精度堆箱。本发明实施例中的技术方案相较于现有的方式，其结构简单，价格低廉，且算法也简单。此外还可以利用激光雷达来感知周围集装箱的情况。
附图说明
14.下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
15.图1为本发明实施例中堆箱方法的示例性流程图。
16.图2a和图2b为本发明一个例子中激光雷达的安装位置示意图。
17.图3a和图3b为本发明一个例子中某个激光雷达扫描集装箱的示意图。
18.图3c和图3d为本发明一个例子中基于图3a和图3b的激光雷达采集的点云数据分布示意图。
19.图4为本发明实施例中堆箱系统的示例性结构图。
20.其中，附图标记如下：
21.标号含义101～103步骤21吊具22激光雷达23偏移距离确定装置
24吊具控制系统31当前集装箱32下层集装箱
具体实施方式
22.本发明实施例中，考虑基于激光雷达测量相邻两层集装箱之间的偏移距离，进而将偏移距离反馈至吊具控制系统从而实现高精度堆箱。
23.为使本发明的目的、技术方案和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
24.在本文中，“示例性”、“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示例性”、“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
25.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
26.在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。
27.图1为本发明实施例中堆箱方法的示例性流程图。如图1所示，该方法可包括如下流程：
28.步骤101，在堆箱过程中，利用安装在吊具外周的多个激光雷达采集吊具上的当前集装箱与待堆叠的下层集装箱的位置信息。
29.本步骤中，具体实现时，激光雷达的数量可根据实际情况确定。例如，如果吊具仅沿吊具的前后方向运动，则激光雷达可仅在吊具的前后方向分别设置一个，即激光雷达的数量为两个。如果吊具仅沿吊具的左右方向运动，则激光雷达可仅在吊具的左右方向分别设置一个，此时，激光雷达的数量依然为两个。如果吊具既可沿吊具的前后方向运动也可沿吊具的左右方向运动，则激光雷达可在吊具的前后左右四个方向分别设置一个，此时，激光雷达的数量为四个。图2a和图2b示出了一个例子中激光雷达的安装位置示意图，其中，图2a为俯视图，图2b为侧视图。如图2a和图2b所示，在吊具21前后左右四个方向的四个小三角分别表示一个激光雷达22。当然，在其他实施方式中，激光雷达的数量及设置位置也可以有其他实现方式，此处不对其进行限定。
30.具体实现时，在堆箱过程中，每个激光雷达22可扫描吊具上的当前集装箱与待堆叠的下层集装箱，并得到自身所对应吊具方向的激光雷达点云数据。图3a和图3b示出了一个例子中某个激光雷达22扫描集装箱的示意图。图中以下层集装箱为第一层集装箱的情况为例，其他层的堆箱情况与之类似。
31.如图3a和图3b所示，在该方向上，当前集装箱与下层集装箱会出现如图3a和图3b所示的两种情况，即：
32.如图3a所示的第一种情况：上层集装箱31的边缘在下层集装箱32的范围内。
33.如图3b所示的第二种情况：上层集装箱31的边缘超出下层集装箱32的范围。上层集装箱31的边缘与下层集装箱32的边缘对齐时，类似于该情况。
34.基于上述两种情况，会得到如图3c和图3d所示的点云数据分布情况。在第一种情
况下，下层集装箱32的顶部、侧面、地面以及上层集装箱31的侧面会被激光点打到，相应的，点云数据的就会分布在下层集装箱32的顶部、侧面、地面以及上层集装箱31的侧面；而在第二种情况下，只有上层集装箱31的侧面以及地面被激光点打到，相应地，点云数据仅分布在上层集装箱31的侧面以及地面。
35.步骤102，根据所述位置信息，计算出所述当前集装箱与所述下层集装箱之间的水平偏移距离。
36.本实施例中，通过对图3c和图3d所示的两种情况进行分析，可知：只要检测出下层集装箱顶部最远的两个点之间的距离长度，即可得到集装箱之间的偏移距离。为此，本步骤中，可基于步骤101中采集的各方向的激光雷达点云数据，针对每个方向，根据所述方向的激光雷达点云数据，判断是否存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，如果存在，则计算所述方向上距离最远的两个点之间的距离值，如图3c中ab两点之间的距离值，将所述距离值作为所述方向上的水平偏移距离。
37.具体实现时，位于相对位置的两个激光雷达可共同工作。此时，针对每两个位置相对的方向，可根据其中一个方向的激光雷达点云数据，判断所述方向上是否存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，如果存在，则计算所述方向上距离最远的两个点之间的距离值，将所述距离值作为所述方向上的水平偏移距离，此时，另一个方向无需再进行计算。如果该方向上不存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，则可根据另一个方向的激光雷达点云数据，判断所述另一个方向上是否存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，如果存在，则计算所述另一个方向上距离最远的两个点之间的距离值，将计算的距离值作为所述另一个方向上的水平偏移距离。当然，如果两个方向上均不存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，则可确定所述位置相对的两个方向上均不存在水平偏移距离。
38.步骤103，将所述水平偏移距离反馈至一吊具控制系统，以使所述吊具控制系统按照使所述水平偏移距离小于一设定距离阈值的原则对堆箱过程中的所述吊具进行位置控制。
39.以上对本发明实施例中的堆箱方法进行了详细描述，下面再对本发明实施例中的堆箱系统进行描述。本发明实施例中的堆箱系统可用于实施本发明实施例中的堆箱方法。对于本发明系统实施例中未详细披露的细节请参见本发明方法实施例中的相应描述。
40.图4为本发明实施例中堆箱系统的示例性结构图。如图4所示，该系统可包括：吊具21、安装在吊具外周的多个激光雷达22、偏移距离确定装置23和吊具控制系统24。
41.其中，吊具21用于将当前集装箱移动到待堆叠的下层集装箱的上方，并将所述当前集装箱堆叠在所述下层集装箱上。
42.安装在吊具外周的多个激光雷达22中的每个激光雷达22用于在堆箱过程中采集吊具21上的当前集装箱与所述下层集装箱的位置信息。具体实现时，多个激光雷达包括安装在吊具前后左右四个方向的四个激光雷达；相应地，所述位置信息可包括：在吊具前后左右四个方向的激光雷达点云数据。或者，多个激光雷达包括安装在吊具前后两个方向或左右两个方向的两个激光雷达；相应地，所述位置信息包括：在吊具前后两个方向或左右两个方向的激光雷达点云数据。
43.偏移距离确定装置23用于根据所述位置信息，计算出当前集装箱与下层集装箱之间的水平偏移距离。具体实现时，可基于多个激光雷达22采集的各方向的激光雷达点云数
据，针对每个方向，根据所述方向的激光雷达点云数据，判断是否存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，如果存在，则计算所述方向上距离最远的两个点之间的距离值，将所述距离值作为所述方向上的水平偏移距离。
44.具体实现时，位于相对位置的两个激光雷达可共同工作。此时，针对每两个位置相对的方向，偏移距离确定装置23可根据其中一个方向的激光雷达点云数据，判断所述方向上是否存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，如果存在，则计算所述方向上距离最远的两个点之间的距离值，将所述距离值作为所述方向上的水平偏移距离，此时，另一个方向无需再进行计算。如果该方向上不存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，则偏移距离确定装置23可根据另一个方向的激光雷达点云数据，判断所述另一个方向上是否存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，如果存在，则计算所述另一个方向上距离最远的两个点之间的距离值，将计算的距离值作为所述另一个方向上的水平偏移距离。当然，如果两个方向上均不存在位于所述下层集装箱顶面上的点云数据，则偏移距离确定装置23可确定所述位置相对的两个方向上均不存在水平偏移距离。
45.吊具控制系统24用于根据所述水平偏移距离，按照使所述水平偏移距离小于一设定距离阈值的原则对堆箱过程中的所述吊具进行位置控制。
46.此外，本发明实施例中还提供一种起重机，可包括上述图4所示的堆箱系统。其中，所述起重机可包括：轮胎式龙门起重机、轨道式龙门起重机等。
47.从上述方案中可以看出，本发明实施例中的技术方案由于将激光雷达引入到堆箱过程中来探测当前集装箱与下层集装箱之间的位置信息，进而根据所述位置信息计算出当前集装箱与下层集装箱之间的水平偏移，并根据该水平偏移对吊具进行堆箱控制，实现了高精度堆箱。本发明实施例中的技术方案相较于现有的方式，其结构简单，价格低廉，且算法也简单。此外还可以利用激光雷达来感知周围集装箱的情况。
48.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。