专利名称：自动化无人堆场吊具－集卡对箱的分级快速定位方法
技术领域：
本发明涉及一种堆场集装箱自动化技术领域的方法，具体是一种自动化无人堆场吊具-集卡对箱的分级快速定位方法。
背景技术：
随着自动化技术的发展，各国纷纷投资自动化堆场。在自动化堆场中，为实现堆场集装箱生产作业的自动化，提高作业效率，需要堆场RMG(轨道式龙门起重机)能够快速准确的定位集卡，完成集装箱的快速装卸。
集装箱码头生产的自动化是未来港口装卸的发展趋势，受到世界各大港口的重视。当今已经建成的全自动化集装箱码头中，采用AGV(全自动无人驾驶自动导向搬运车)实现码头内集装箱的水平运输，这样当AGV运行到RMG下后，只需通过定位传感器，便可方便准确的实现AGV的定位。但是在自动化堆场建设初期，由于财力和技术上的不成熟，一般只会在港口部分区域的堆场采用自动化装卸技术，进行试验性生产，局部实现集装箱生产的自动化，因而不可能对堆场内的集装箱运输采用AGV；而且，由于国内的集装箱陆路运输主要为集卡，码头集装箱运输表现为内集卡与外集卡并存的一种模式，因而，即使将内集卡采用AGV替代，也无法避免RMG对外集卡的装卸，从而需要实现RMG对集卡的准确对箱定位。为适应现有的集装箱码头的生产条件和集装箱自动化装卸的发展需要，迫切需要一种能够快速准确的实现RMG吊具-集卡对箱定位的定位方法。
经对现有技术的文献检索发现，Dirk Steenken等在QR Spectrum(2004)26(1)3-49)上发表的“Container terminal operation and operationresearch-a classification and literature review”(集装箱码头运营和运筹学——分类与研究文献回顾，运筹学领域，(2004)26(1)3-49))，该文介绍了德国哈拉港口利用三维激光扫描仪，实现了堆场RMG下的AGV的准确对箱定位，但是还未见到有关自动化堆场中实现RMG对集卡的对箱定位系统与方法的报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种自动化无人堆场吊具-集卡对箱的分级快速定位方法，使其能够在RMG大车运行方向与集卡行驶方向相同，RMG小车运行方向与集卡行驶方向垂直，且RMG在大车运行方向的运动受到限制的情况下，完成RMG对集卡的精确对箱定位，从而实现RMG对集卡的集装箱自动化装卸。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明方法为在集卡装卸区的相应停车位置设置停车标志线；在RMG小车上安装图像识别系统，结合集卡运行提示装置，在RMG大车和RMG小车各自的运行方向上粗定位集卡；RMG吊具上安装图像识别系统，结合RMG吊具的微动调整功能，精定位集卡。
以下对本发明方法作进一步的说明，具体包括如下步骤首先，集卡司机驾驶集卡到达装卸区的RMG大车下停车标志线附近，保证集卡位置在安装在RMG小车上的图像识别系统的工作范围内；其次，通过安装在RMG小车上的图像识别系统，获取集卡相对于RMG大车在RMG大车运动方向的位置误差，以及RMG小车相对于集卡在RMG小车运行方向的误差；集卡运行提示装置，实时显示集卡在RMG大车运行方向的位置误差，提示司机在RMG大车运行方向调整集卡，实现集卡在RMG大车运行方向的粗定位，同时，控制RMG小车运动到相应区域，实现RMG小车对集卡在RMG小车运动方向的粗对箱定位；然后，RMG吊具快速下降，当下降到距离集卡顶端约600mm时，通过安装在RMG吊具边沿钢梁上的图像识别系统，获取集卡的精确位置，实时控制RMG吊具机构的微动平移调整以及扭转调整，实现对集卡的精确对箱定位，防止集卡位置与RMG大车运行方向不平行而影响装卸，完成对集装箱的装卸。
所述的安装在RMG小车上的图像识别系统为在RMG小车上对角布置的两个3D激光扫描仪，结合相应的处理软件获取集卡相对与RMG大车运行方向和RMG小车相对于集卡的位置误差。对角布置的两个3D激光扫描仪，互补工作，实现互锁，当单个3D激光扫描仪出现故障时，仍能够保证装卸工作的完成。
所述的安装在RMG吊具上的图像识别系统由在吊具上布置的四个CCD相机以及相应的图像处理软件组成，四个CCD相机分别布置在RMG吊具的四个边沿横梁上，RMG吊具的两个短边横梁上布置的CCD相机用于吊具相对于集卡在RMG大车行驶方向的定位，两个长边上布置的CCD相机用于RMG小车行驶方向的定位，并且四个CCD相机组合，获取集卡与RMG大车运行方向的不平行程度。
本发明提供的吊具-集卡对箱定位方法，运用了先粗定位后精定位的分级定位思想，通过集卡司机操作与RMG设备的互动，不需要移动RMG大车，简单快速的实现无人驾驶RMG对集卡的定位，并能够在集卡位置与RMG大车运行方向不平行时仍能完成定位，降低了集卡司机的驾驶难度，满足自动化堆场内RMG对集卡装卸集装箱的对箱定位要求，提高了装卸效率。
图1为本发明方法实现的系统布置示意图。
图2为本发明安装在吊具上的图像识别系统的CCD相机的布置图。
图中，1为RMG大车，2为RMG小车，3为3D激光扫描仪，4为RMG吊具，5为CCD相机，6为集装箱，7为集卡运行提示装置，8为集卡，9为RMG小车运行方向。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的说明。
附图中示出了本发明的一种典型实施方式，该实施方式用于实现一种高低架轨道龙门起重机装卸工艺中，低架轨道龙门吊下集卡的对箱定位。
图1为吊具-集卡对箱定位系统构成示意图。如图1所示，双向箭头9示出了RMG小车2的运行方向，RMG大车1的运行方向与该方向垂直。3D激光扫描仪3安装在RMG小车2上；CCD相机5安装在RMG吊具4上的以及集卡运行提示装置7安装在RMG大车1上。
图2为CCD相机5在RMG吊具4上的安装示意图。四个CCD相机5分别安装在RMG吊具4的四个边沿钢梁上。
本发明对吊具-集卡对箱定位的实现方法如下首先，集卡司机驾驶集卡8到达装卸区的RMG大车1下停车标志线附近，保证集卡位置在安装在RMG小车2上的图像识别系统的工作范围内；其次，通过安装在RMG小车2上的图像识别系统，获取集卡8相对于RMG大车1在RMG大车1运动方向的位置误差，以及RMG小车2相对于集卡8在RMG小车2运行方向的误差；集卡运行提示装置7，实时显示集卡8在RMG大车1运行方向的位置误差，提示司机在RMG大车1运行方向调整集卡8，实现集卡8在RMG大车1运行方向的粗定位，同时，控制RMG小车2运动到相应区域，实现RMG小车2对集卡8在RMG小车2运动方向的粗对箱定位；然后，RMG吊具4快速下降，当下降到距离集卡8顶端约600mm时，通过安装在RMG吊具4边沿钢梁上的图像识别系统，获取集卡8的精确位置，实时控制RMG吊具4机构的微动平移调整以及扭转调整，实现对集卡8的精确对箱定位，防止集卡8位置与RMG大车1运行方向不平行而影响装卸，完成对集装箱6的装卸。
所述的安装在RMG小车2上的图像识别系统为在RMG小车2上对角布置的两个3D激光扫描仪3，结合相应的处理软件获取集卡相对与RMG大车1运行方向和RMG小车2相对于集卡8的位置误差。对角布置的两个3D激光扫描仪3，互补工作，实现互锁，当单个3D激光扫描仪3出现故障时，仍能够保证装卸工作的完成。
所述的安装在RMG吊具4上的图像识别系统由在吊具上布置的四个CCD相机5以及相应的图像处理软件组成；四个CCD相机5分别布置在RMG吊具4的四个边沿横梁上，RMG吊具4的两个短边横梁上布置的CCD相机5用于吊具相对于集卡在RMG大车1行驶方向的定位，两个长边上布置的CCD相机5用于RMG小车2行驶方向的定位，并且四个CCD相机5组合，获取集卡8与RMG大车1运行方向的不平行程度。
权利要求
1.一种自动化无人堆场的吊具—集卡对箱定位方法，其特征在于，具体包括如下步骤首先，集卡到达装卸区的RMG大车下停车标志线附近，保证集卡位置在安装在RMG小车上的图像识别系统的工作范围内；其次，通过安装在RMG小车上的图像识别系统，获取集卡相对于RMG大车在RMG大车运动方向的位置误差，以及RMG小车相对于集卡在RMG小车运行方向的误差；集卡运行提示装置实时显示集卡在RMG大车运行方向的位置误差，提示司机在RMG大车运行方向调整集卡，实现集卡在RMG大车运行方向的粗定位，同时，控制RMG小车运动到相应区域，实现RMG小车对集卡在RMG小车运动方向的粗对箱定位；然后，RMG吊具快速下降，当下降到距离集卡顶端600mm时，通过安装在RMG吊具边沿钢梁上的图像识别系统，获取集卡的精确位置，实时控制RMG吊具机构的微动平移调整以及扭转调整，实现对集卡的精确对箱定位，防止集卡位置与RMG大车运行方向不平行而影响装卸，完成对集装箱的装卸。
2.根据权利要求1所述的自动化无人堆场的吊具—集卡对箱定位方法，其特征是，所述的安装在RMG小车上的图像识别系统，是指在RMG小车上对角布置的两个3D激光扫描仪，结合相应的处理软件获取集卡相对与RMG大车运行方向和RMG小车相对于集卡的位置误差。
3.根据权利要求1所述的自动化无人堆场的吊具—集卡对箱定位方法，其特征是，所述的安装在RMG吊具上的图像识别系统，由在吊具上布置的四个CCD相机以及相应的图像处理软件组成，四个CCD相机分别布置在RMG吊具的四个边沿横梁上，RMG吊具的两个短边横梁上布置的CCD相机用于吊具相对于集卡在RMG大车行驶方向的定位，两个长边上布置的CCD相机用于RMG小车行驶方向的定位，并且四个CCD相机组合，获取集卡与RMG大车运行方向的不平行程度。
全文摘要
一种堆场集装箱自动化技术领域的自动化无人堆场的吊具—集卡对箱定位方法，通过在集卡装卸区的相应停车位置设置停车标志线；在RMG小车上安装图像识别系统，结合集卡运行提示装置，在RMG大车和RMG小车各自的运行方向上粗对箱定位集卡；RMG吊具上安装图像识别系统，结合RMG吊具的微动调整功能，精对箱定位集卡。本发明运用了先粗定位后精定位的分级定位思想，通过集卡司机操作与RMG设备的互动，简单快速的实现无人驾驶RMG对集卡的对箱定位，并能够在集卡位置与RMG大车运行方向不平行时仍能完成定位，降低了集卡司机的驾驶难度，满足自动化堆场内RMG对集卡装卸集装箱的定位要求，提高了装卸效率。
文档编号G01B11/02GK1749689SQ20051003043
公开日2006年3月22日 申请日期2005年10月13日 优先权日2005年10月13日
发明者姚振强, 杜正春, 胡永祥, 赵海英 申请人:上海交通大学