用于大车定位的装置和控制起重设备的系统制造方法及图纸

本申请涉及用于大车定位的装置和控制起重设备的系统。该装置包括：图像获取装置，图像获取装置垂直向下设置在大车的一侧，并且图像获取装置被设置为拍摄沿着大车的行驶路径设置的位置标识的图像；图像处理装置，被配置为从图像获取装置接收拍摄的图像，并且将位置标识在图像中的位置与位置标识在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定大车与目标位置之间的位置偏差，其中，基准图像是当大车位于目标位置时图像获取装置拍摄的图像；以及网络通信装置，被配置为将图像获取装置拍摄的图像传输到图像处理装置。本申请技术方案能够提高自动化控制大车定位的精度，并且降低定位传感器的成本。

Device for crane positioning and system for controlling lifting equipment

【技术实现步骤摘要】
用于大车定位的装置和控制起重设备的系统
本申请涉及自动化控制领域。具体地，本申请涉及用于大车定位的装置和控制起重设备的系统。
技术介绍
在轮胎式龙门起重机(RTG)的全自动/半自动控制系统中，用于驱动RTG的设备大车的方向的精确定位是关键的控制环节。RTG在作业过程中，由大车的驱动系统(行走机构)驱动整个起重机，使其沿着在地面的黄色引导线笔直行走。轮胎式龙门起重机的基本结构如图1所示，大车机构及其轮胎在RTG设备底部的两侧。通常，大车机构有8轮两驱或16轮四驱两种驱动形式。在传统的手动作业过程中，当大车行进至接近目标贝位时，由司机观察设备参考点与贝位标识线，通过手动调整将大车粗略定位至目标贝位。在半自动或全自动码头作业工程中，RTG大车运行通常均是全自动运行，大车定位通过磁钉或其他高精定位方式一次将大车定位至目标位置。在此期间，大车高精度位置检测要求很高，通常至少需要达到小于20mm的定位精度。为实现此目的，通常使用在地面埋设磁钉的方案。在这个方案中，每个磁钉都被标定为不同的绝对地址，通过安装在RTG设备侧的磁钉读头读取磁钉的绝对位置进行大车位置检测。此方案虽然精度高，但施工非常不便，且磁钉与读头的成本非常高。
技术实现思路
本申请提供了用于大车定位的装置和控制起重设备的系统。根据本申请实施例的一个方面，提供了一种用于大车定位的装置，包括：图像获取装置，图像获取装置设置在大车的一侧，并且图像获取装置被设置为垂直向下拍摄沿着大车的行驶路径设置的位置标识的图像；图像处理装置，被配置为从图像获取装置接收拍摄的图像，并且将位置标识在图像中的位置与位置标识在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定大车与目标位置之间的位置偏差，其中，基准图像是当大车位于目标位置时图像获取装置拍摄的图像；以及网络通信装置，被配置为将图像获取装置拍摄的图像传输到图像处理装置。以这样的方式，通过设置在大车一侧的图像获取装置拍摄沿着拍摄大车的行驶路径设置的位置标识的图像，能够基于图像处理方式确定大车与目标位置之间的位置偏差，实现高精度的大车定位。根据本申请的示例性实施例，该装置还包括：绝对值编码器，设置在大车的任意一个车轮的中心，绝对值编码器被配置为获取大车的预测位置；以及实际位置计算装置，被配置为基于大车的预测位置和大车与目标位置之间的位置偏差确定目标位置的实际位置。以这样的方式，能够基于绝对值编码器对大车进行粗略定位，结合图像处理方式对大车进行精确定位，实现大车的自动化控制。根据本申请的示例性实施例，位置标识是每隔预定位置设置在大车的行驶路径上的贝位的标识，并且图像获取装置设置在大车的该侧以允许当大车行驶在行驶路径的任何位置时图像获取装置至少能够拍摄一个完整贝位范围。以这样的方式，使得设置在大车上的图像获取装置能够随时获取用于确定大车精确定位的图像。根据本申请的示例性实施例，图像获取装置包括：两个分别设置在大车的一侧的前后两端的端图像获取装置；以及设置在大车的一侧的中心的中心图像获取装置；并且当大车位于目标位置时，两个端图像获取装置与中心图像获取装置分别位于相邻的三个贝位的标识的正上方，三个贝位的中间的贝位的标识在中心图像获取装置拍摄的图像中的位置是位置标识在基准图像中的位置。以这样的方式，提供一种具体的图像获取装置的布置方式，通过多个图像获取装置进一步提高大车定位的精度。根据本申请的示例性实施例，每个贝位的标识包括：位于贝位的中心位置的柱状的中心标识；以及位于中心标识的两侧，并且按照相等间距以距中心标识距离越远则长度越短的方式排列的多个柱状的参考标识。以这样的方式，实现稳定且精确的贝位标识的位置识别。根据本申请的示例性实施例，该装置还包括：定位调整装置，被配置为基于确定的大车与目标位置之间的位置偏差控制大车的驱动系统，定位调整装置适于驱动大车行驶到目标位置。以这样的方式，形成闭环位置控制对大车进行高精度的位置调整。根据本申请的示例性实施例，图像获取装置为广角摄像头。以这样的方式，便于图像获取装置获取完整贝位图像。根据本申请的示例性实施例，该装置还包括额外的图像获取装置，额外的图像获取装置设置在图像获取装置所在的大车的该侧的对侧，额外的图像获取装置的数量与图像获取装置相同，并且被设置为垂直向下拍摄沿着大车的行驶路径设置的位置标识的图像。以这样的方式，只要大车的任一侧设置有位置标识，都可以采用与设置有位置标识的这一侧对应的图像获取装置或额外的图像获取装置获取位置标识的图像。根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种控制起重设备的系统，包括：起重设备；大车，设置于起重设备的底部，大车适于承载起重设备行驶；用于大车定位的装置，包括：图像获取装置，图像获取装置设置在大车的一侧，并且图像获取装置被设置为垂直向下拍摄沿着大车的行驶路径设置的位置标识的图像；图像处理装置，被配置为从图像获取装置接收拍摄的图像，并且将位置标识在图像中的位置与位置标识在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定大车与目标位置之间的位置偏差，其中，基准图像是当大车位于目标位置时图像获取装置拍摄的图像；以及网络通信装置，被配置为将图像获取装置拍摄的图像传输到图像处理装置。以这样的方式，通过设置在大车一侧的图像获取装置拍摄沿着拍摄大车的行驶路径设置的位置标识的图像，能够基于图像处理方式确定大车与目标位置之间的位置偏差，实现高精度的大车定位。根据本申请的示例性实施例，该系统还包括：绝对值编码器，设置在大车的任意一个车轮的中心，绝对值编码器被配置为获取大车的预测位置；以及实际位置计算装置，被配置为基于大车的预测位置和大车与目标位置之间的位置偏差确定目标位置的实际位置。以这样的方式，能够基于绝对值编码器对大车进行粗略定位，结合图像处理方式对大车进行精确定位，实现大车的自动化控制。根据本申请的示例性实施例，该系统还包括：定位调整装置，被配置为基于确定的大车与目标位置之间的位置偏差控制大车的驱动系统，定位调整装置适于驱动大车行驶到目标位置。以这样的方式，形成闭环位置控制对大车进行高精度的位置调整。在本申请实施例中提供了一种利用RTG车道上的贝位颜色标识作为标定的参考位、在大车上安装至少一个摄像头垂直向下拍摄，通过对标定的参考位的特征图像进行图像数据分析，当大车行进至目标贝位时，计算出当前大车的高精度绝对位置偏差，结合绝对值编码器的粗略定位值得出高精度的当前大车位置或目标位置的技术方案。此外，本申请技术方案能够通过闭环位置控制实现高精度的大车定位。本申请技术方案通过将摄像头提供的精确定位与编码器粗略定位结合，实现高精度大车定位，其中，通过对贝位标识的高低柱状图的图像处理实现接近目标位时的精确定位检测。本申请技术方案在达到自动化控制精度的前提下，降低了定位传感器的成本，对大车行驶的码头场地无任何破坏，并且适用于所有类型的RTG起重设备。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于大车定位的装置，其特征在于，包括：/n图像获取装置(11)，所述图像获取装置(11)设置在大车(3)的一侧，并且所述图像获取装置(11)被设置为垂直向下拍摄沿着所述大车(3)的行驶路径(31)设置的位置标识(33)的图像；/n图像处理装置(13)，被配置为从所述图像获取装置(11)接收拍摄的所述图像，并且将所述位置标识(33)在所述图像中的位置与所述位置标识(33)在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定所述大车(3)与目标位置之间的位置偏差，其中，所述基准图像是当所述大车(3)位于所述目标位置时所述图像获取装置(11)拍摄的图像；以及/n网络通信装置(15)，被配置为将所述图像获取装置(11)拍摄的所述图像传输到所述图像处理装置(13)。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于大车定位的装置，其特征在于，包括：
图像获取装置(11)，所述图像获取装置(11)设置在大车(3)的一侧，并且所述图像获取装置(11)被设置为垂直向下拍摄沿着所述大车(3)的行驶路径(31)设置的位置标识(33)的图像；
图像处理装置(13)，被配置为从所述图像获取装置(11)接收拍摄的所述图像，并且将所述位置标识(33)在所述图像中的位置与所述位置标识(33)在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定所述大车(3)与目标位置之间的位置偏差，其中，所述基准图像是当所述大车(3)位于所述目标位置时所述图像获取装置(11)拍摄的图像；以及
网络通信装置(15)，被配置为将所述图像获取装置(11)拍摄的所述图像传输到所述图像处理装置(13)。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
绝对值编码器(17)，设置在所述大车(3)的任意一个车轮的中心，所述绝对值编码器(17)被配置为获取所述大车(3)的预测位置；以及
实际位置计算装置(19)，被配置为基于所述大车(3)的所述预测位置和所述大车(3)与所述目标位置之间的所述位置偏差确定所述目标位置的实际位置。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述位置标识(33)是每隔预定位置设置在所述大车(3)的行驶路径(31)上的贝位的标识，并且所述图像获取装置(11)设置在所述大车(3)的所述一侧以允许当所述大车(3)行驶在所述行驶路径(31)的任何位置时所述图像获取装置(11)至少能够拍摄一个完整贝位范围。


4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述图像获取装置(11)包括：
两个分别设置在所述大车(3)的所述一侧的前后两端的端图像获取装置；以及
设置在所述大车(3)的所述一侧的中心的中心图像获取装置；并且
当所述大车(3)位于所述目标位置时，两个所述端图像获取装置与所述中心图像获取装置分别位于相邻的三个贝位的标识的正上方，所述三个贝位的中间的贝位的标识在所述中心图像获取装置拍摄的图像中的位置是所述位置标识在所述基准图像中的位置。


5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，每个所述贝位的标识包括：
位于所述贝位的中心位置的柱状的中心标识；以及
位于所述中心标识的两侧，并且按照相等间距以距所述中心标识距离越远则长度越短的方式排列的多个柱状的参考标识。


6.根据权利要求1或2所述的装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐健，肖自立，凌杰，
申请(专利权)人：西门子工厂自动化工程有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11