一种2D激光器目标位置检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种2D激光器目标位置检测系统，包括：2D激光器，设于吊具上，检测集装箱的外形尺寸信息；摄像头，也设于吊具，获取起重机的位置信息；PLC控制器，获取工况信息，以及所述摄像头的信息；PID控制器，结合所述2D激光器、所述摄像头和所述PLC控制器的信息，以实时检测所述集装箱相对所述吊具或者所述吊具上所述集装箱的相对偏差；控制系统，获取所述PID控制器的相对偏差，以对所述吊具进行调整。本发明专利技术还公开了一种2D激光器目标位置检测方法。本发明专利技术在吊具上直接检测与目标位置的偏差，减少了多种非线性的因素的影响，使得检测结果更为直接、精确。精确。精确。

【技术实现步骤摘要】
一种2D激光器目标位置检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及起重机吊具抓/放箱技术，更具体地说，涉及一种2D激光器目标位置检测系统及方法。

技术介绍

[0002]随着自动化码头不断普及，旧码头升级改造需求也呈井喷式增长，但是旧码头改造存在堆场基建水平差，设备老旧以及及其有限的预算等挑战，与此同时码头用户对起重机作业效率和自动抓放箱精度要求越来越高。在自动化堆场中，堆放箱精度是衡量其自动化水平的关键参数之一，传统的检测方案依靠小车架上传感检测目标集装箱位置，进行自动堆放箱，系统精度受限于地面水平度，轮胎气压，以及机器其它结构的形变影响，在实际作业过程中，堆放箱精度往往难以达到设计要求。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种2D激光器目标位置检测系统及方法，在吊具上直接检测与目标位置的偏差，减少了多种非线性的因素的影响，使得检测结果更为直接、精确。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一方面，一种2D激光器目标位置检测系统，包括：
[0006]2D激光器，设于吊具上，检测集装箱的外形尺寸信息；
[0007]摄像头，也设于吊具，获取起重机的位置信息；
[0008]PLC控制器，获取工况信息，以及所述摄像头的信息；
[0009]PID控制器，结合所述2D激光器、所述摄像头和所述PLC控制器的信息，以实时检测所述集装箱相对所述吊具或者所述吊具上所述集装箱的相对偏差；
[0010]控制系统，获取所述PID控制器的相对偏差，以对所述吊具进行调整。
[0011]较佳的，所述2D激光器设有六个；
[0012]两个所述2D激光器分别设于所述吊具的短边上，且所述2D激光器的扫描线朝向所述吊具的内侧，以扫描所述集装箱的短边；
[0013]四个所述2D激光器呈两两分别设于所述吊具的长边上，且所述2D激光器的扫描线朝向所述吊具的外侧，以扫描所述集装箱的长边。
[0014]较佳的，设于所述吊具的短边上所述2D激光器的安装位置为所述吊具的小车方向距离所述吊具的大车方向中心线1.27至1.29米范围内可调整；
[0015]设于所述吊具的长边上所述2D激光器的安装位置为所述吊具的外侧对角位置，且距离所述吊具的小车方向中心线3.1至3.12米范围内调整。
[0016]较佳的，所述2D激光器的光学应中心大于等于所述吊具的底面0.11米。
[0017]较佳的，所述吊具的短边上所述2D激光器的扫描线与所述吊具的大车方向平行，且垂直底面；
[0018]所述吊具的长边上所述2D激光器的扫描线与所述吊具的小车方向平行，且垂直底面。
[0019]较佳的，所述2D激光器、所述摄像头、所述PLC控制器、所述PID控制器与所述控制系统之间采用以太网建立通讯连接。
[0020]另一方面，一种2D激光器目标位置检测方法，采用所述的2D激光器目标位置检测系统以执行以下步骤：
[0021]S1、在所述吊具的短边上各安装一个所述2D激光器，以扫描所述集装箱的短边数据，在所述吊具的长边上各安装两个所述2D激光器，以扫描所述集装箱的长边数据，所述2D激光器所测得数据通过以太网传输至所述PID控制器；
[0022]S2、所述PID控制器再结合所述PLC控制器传递的工况信息，以及所述摄像头传递的所述起重机的位置信息，在所述吊具抓/放所述集装箱时，实时检测所述吊具下方所述集装箱的位置偏差，以及相邻集装箱的间隙，并将该偏差和间隙传递至所述控制系统；
[0023]S3、所述控制系统根据反馈的偏差和间隙对所述吊具进行调整，当偏差和间隙达到允许值后，则认为所述吊具调整到位，所述吊具继续执行抓/放集装箱工况、动态防撞。
[0024]较佳的，所述控制系统通过所述PID控制器计算出变频器的给定参数作为输入，并输出至所述变频器控制电机旋转，以实现调整所述吊具。
[0025]较佳的，所述PID控制器的计算如下：
[0026][0027]公式(1)中，Kp为比列增益；Ki为积分增益；Kd为微分增益；e为误差，等于期望值
‑
反馈值；t为当前时间。
[0028]较佳的，所述吊具执行抓集装箱工况进一步包括：
[0029]所述控制系统控制所述吊具下降至离地面集装箱的指定高度，通过所述2D激光器扫描所述吊具相对于所述地面集装箱的相对偏差，所述控制系统控制所述吊具调整至允许值后，所述吊具下降着箱，并完成闭锁；
[0030]所述吊具执行放集装箱工况进一步包括：
[0031]所述控制系统控制所述吊具下降至所述吊具上一所述集装箱离所述地面集装箱的指定高度，通过所述2D激光器扫描所述吊具上一所述集装箱相对于所述地面集装箱的相对偏差，所述控制系统控制所述吊具调整至允许值后，所述吊具下降着箱，所述2D激光器扫描着箱后上下集装箱的叠箱偏差，若小于等于允许值内，则所述吊具开锁，若大于允许值，则所述控制系统控制所述吊具继续调整直至允许值后，所述吊具开锁；
[0032]所述吊具的动态防撞进一步包括：
[0033]所述吊具在起升或下降过程中，所述2D激光器扫描所述吊具周边的集装箱或障碍物距离，当该距离小于允许值后，通过所述控制系统控制所述吊具停止运行，并调整所述吊具与周边集装箱或障碍物的距离直至大于允许值后，所述吊具继续起升或下降。
[0034]本专利技术所提供的一种2D激光器目标位置检测系统及方法，在吊具上直接检测与目标位置的偏差，减少了多种非线性的因素(如地面不平，轮胎气压)的影响，检测结果更为直接、精确，尤其当起重机为四绳轮胎式集装箱起重机时，可以凭借此系统进行动态着箱；同时该系统可以兼顾堆场保护、集卡车头保护以及集卡防吊起等功能，可以实现吊具动态防撞，在更大程度上保证起重机作业的安全性；并且该系统标定流程简单，快捷，在很大程度
提高了系统的调试效率以及加快自动化改造的步伐。
附图说明
[0035]图1是本专利技术2D激光器目标位置检测系统的框架示意图；
[0036]图2是本专利技术2D激光器目标位置检测系统中2D激光器的安装示意图；
[0037]图3是图2的仰视示意图；
[0038]图4是本专利技术2D激光器目标位置检测系统的工作原理示意图；
[0039]图5是本专利技术2D激光器目标位置检测系统中2D激光器的坐标示意图；
[0040]图6是本专利技术2D激光器目标位置检测系统中PID控制器的测量反馈示意图。
具体实施方式
[0041]为了能更好地理解本专利技术的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0042]结合图1所示，本专利技术所提供的一种2D激光器目标位置检测系统，包括：
[0043]2D激光器1，安装于吊具100上，用以检测集装箱的外形尺寸信息；
[0044]摄像头2，也安装于吊具100，用以获取起重机的位置信息；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种2D激光器目标位置检测系统，其特征在于，包括：2D激光器，设于吊具上，检测集装箱的外形尺寸信息；摄像头，也设于吊具，获取起重机的位置信息；PLC控制器，获取工况信息，以及所述摄像头的信息；PID控制器，结合所述2D激光器、所述摄像头和所述PLC控制器的信息，以实时检测所述集装箱相对所述吊具或者所述吊具上所述集装箱的相对偏差；控制系统，获取所述PID控制器的相对偏差，以对所述吊具进行调整。2.根据权利要求1所述的2D激光器目标位置检测系统，其特征在于：所述2D激光器设有六个；两个所述2D激光器分别设于所述吊具的短边上，且所述2D激光器的扫描线朝向所述吊具的内侧，以扫描所述集装箱的短边；四个所述2D激光器呈两两分别设于所述吊具的长边上，且所述2D激光器的扫描线朝向所述吊具的外侧，以扫描所述集装箱的长边。3.根据权利要求2所述的2D激光器目标位置检测系统，其特征在于：设于所述吊具的短边上所述2D激光器的安装位置为所述吊具的小车方向距离所述吊具的大车方向中心线1.27至1.29米范围内可调整；设于所述吊具的长边上所述2D激光器的安装位置为所述吊具的外侧对角位置，且距离所述吊具的小车方向中心线3.1至3.12米范围内调整。4.根据权利要求2所述的2D激光器目标位置检测系统，其特征在于：所述2D激光器的光学中心应大于等于所述吊具的底面0.11米。5.根据权利要求2所述的2D激光器目标位置检测系统，其特征在于：所述吊具的短边上所述2D激光器的扫描线与所述吊具的大车方向平行，且垂直底面；所述吊具的长边上所述2D激光器的扫描线与所述吊具的小车方向平行，且垂直底面。6.根据权利要求1所述的2D激光器目标位置检测系统，其特征在于：所述2D激光器、所述摄像头、所述PLC控制器、所述PID控制器与所述控制系统之间采用以太网建立通讯连接。7.一种2D激光器目标位置检测方法，其特征在于，采用如权利要求1
‑
6之一所述的2D激光器目标位置检测系统以执行以下步骤：S1、在所述吊具的短边上各安装一个所述2D激光器，以扫描所述集装箱的短边数据，在所述吊具的长边上各安装两个所述2D激光器，以扫描所述集装箱的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴翔，蒋进军，沈华，谭兴福，王雪，
申请(专利权)人：上海振华重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：