一种适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提出一种适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制系统，应用于门吊式起重机，该系统包括第一标志物、第二标志物、第三标志物、第四标志物、第一3D激光扫描仪、第二3D激光扫描仪、第一2D激光扫描仪、第二2D激光扫描仪、程序控制器和数据运算平台；程序控制器分别与第一3D激光扫描仪、第二3D激光扫描仪、第一2D激光扫描仪、第二2D激光扫描仪电性连接，又与数据运算平台通信连接；本发明专利技术又提出适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制方法，包括：触发检测任务；获得偏差量；得出补偿参数；根据补偿参数控制吊具左右移、左右旋转、小车前后移动，以消除偏差。本发明专利技术提高了适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制的精准性、安全性、作业效率及堆叠整齐性。叠整齐性。叠整齐性。

【技术实现步骤摘要】
一种适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及门吊式起重机
，具体涉及一种适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制系统及方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着中国自动化集装箱码头的发展，轨道式集装箱门式起重机全自动装卸箱技术应用广泛，可提供一套的轨道式集装箱门式起重机堆场自动装卸方案。通过起重机各机构定位、自动对箱以及自动着箱等系列过程控制协同工作实现全自动装卸功能，其中实现自动堆叠功能是堆场全自动装卸的核心和基础。传统自动堆叠功能的实现，主要通过堆场箱体轮廓扫描系统、吊具激光对箱系统、吊具姿态检测系统协同配合完成自动堆叠，但是随着起重机作业时间的增加和堆场使用时间的增加，会逐渐出现各种影响集装箱自动堆叠功能精准性的因素，其中吊具激光对箱系统的激光器受抓放箱冲击易产生偏移，导致对箱坐标系失真，造成堆场的集装箱自动堆叠时频繁的码箱不齐，严重影响堆场集装箱堆叠的整齐性和堆场全自动装卸集装箱的安全性。
[0003]目前在货运码头堆叠箱时，传统轨道式集装箱门式起重机通过大车、小车、起升机构运行到放置的目标箱位，使吊具上集装箱与堆场目标箱对准，在吊具放集装箱的过程中，需要吊具保持一定的稳定性和平衡状态，平衡状态是指吊具的各个平面应保持水平或竖直状态，在起升运行过程中吊具中心与小车架中心重合，才能保证吊具放箱过程中不会倾斜而撞到相邻集装箱或其它物品，确保作业过程安全可靠。随着港口起重设备自动化、智能化程度的提高，对设备深层次的状态信息、运行情况、实时反馈具有更高的要求。传统轨道式集装箱门式起重机对应的堆场集装箱自动堆叠系统，因设备自动堆叠不成功偏差数据的缺乏，模型的简单，自动堆叠的实际运用效果与期待值会逐渐出现差异；传统轨道式集装箱门式起重机对应的堆场集装箱自动堆叠系统还具有以下缺点：
[0004](1)因一个远程控制轨道式集装箱门式起重机的司机需同时操作多台轨道式集装箱门式起重机，对于堆叠情况，司机人工介入确认环节造成时间和资源的浪费；
[0005](2)传统技术方案中吊具激光对箱系统，大多是利用吊具上单点激光来达到精准对箱定位的目的，但是激光器安装在吊具上，安装环境在正常作业过程中存在剧烈冲击，吊具上单点激光器受震产生偏移，钢丝绳拉长都会引起吊具单点激光对箱时建立的坐标失真，吊具推杆位移量无法满足堆叠像所需的行程，对箱定位不准确，使得堆场集装箱自动堆叠精准性降低，频繁出现自动码箱不齐的情况；
[0006](3)传统技术方案中叠放后观察对齐情况，若两层箱体超出左右前后不齐的规定距离时，存在箱体倾的风险；轨道吊远控操作人员通过视觉系统观察堆叠情况不符合要求，并进行人工介入阶段，重新堆叠，使得设备堆叠成功率大大降低，但是人工介入影响降低作业效率，所以堆场内叠箱同样急需精确的定位和叠箱辅助的技术创新。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的缺陷和不足，本专利技术提出一种适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制系统及方法，以克服上述
技术介绍
中的缺点，从而解决如何提高适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制的精准性、安全性、作业效率以及堆叠整齐性的技术问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采取以下的技术方案：
[0009]本专利技术提出一种适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制系统，应用于设有吊具、大车和小车架的门吊式起重机，大车的行走方向与小车架的行走方向垂直，门吊式起重机对堆区目标集装箱进行作业，该自动化堆叠控制系统包括第一标志物、第二标志物、第三标志物、第四标志物、第一3D激光扫描仪、第二3D激光扫描仪、第一2D激光扫描仪、第二2D激光扫描仪、程序控制器和数据运算平台；程序控制器分别与第一3D激光扫描仪、第二3D激光扫描仪、第一2D激光扫描仪、第二2D激光扫描仪进行电性连接，又与数据运算平台进行通信连接；
[0010]所述第一标志物设于俯视方向下的吊具顶面的右前方，所述第二标志物设于吊具顶面的左后方，所述第三标志物设于吊具顶面的右后方，所述第四标志物设于吊具顶面的左前方；
[0011]所述第一3D激光扫描仪设于俯视方向下的小车架底面的小车架行走方向前侧的中部，第二3D激光扫描仪设于俯视方向下的小车架底面的小车架行走方向后侧的中部，第一2D激光扫描仪设于俯视方向下的小车架底面的小车架行走方向前侧的右部，第二2D激光扫描仪设于俯视方向下的小车架底面的小车架行走方向后侧的左部；
[0012]所述第一3D激光扫描仪用于对第四标志物和堆区目标集装箱顶面右长边特征点进行3D扫描，从而获得对应的标志物位置信息和堆区目标集装箱的位置信息；
[0013]所述第二3D激光扫描仪用于对第三标志物和堆区目标集装箱顶面左长边特征点进行3D扫描，从而获得对应的标志物位置信息和堆区目标集装箱的位置信息；
[0014]所述第一2D激光扫描仪用于对第一标记物和堆区目标集装箱顶面右短边特征点进行实时的2D扫描，从而获得对应的标志物位置信息和堆区目标集装箱的位置信息；
[0015]所述第二2D激光扫描仪用于对第二标志物和堆区目标集装箱顶面左短边特征点进行实时的2D扫描，从而获得对应的标志物位置信息和堆区目标集装箱的位置信息；
[0016]所述程序控制器用于从各个激光扫描仪获取并分析各个标志物的位置信息，并发出调整吊具姿态的控制信号；
[0017]所述数据运算平台设有数据库；数据运算平台用于存储、分析和管理与自动堆叠相关的应用数据；数据库用于存储堆叠偏差值。
[0018]进一步地，所述数据运算平台还设有自动堆叠机器学习模型。
[0019]进一步地，数据运算平台包括数据库软件模块、特征对比软件模块和特征提取软件模块；
[0020]数据库软件模块用于存储和管理自动堆叠的关键状态数据；
[0021]特征对比软件模块用于分析数据和数据对比；
[0022]特征提取软件模块用于提取有效的特征数据。
[0023]进一步地，该自动化堆叠控制系统还包括小车机构单元、起升机构单元和吊具上架微动单元；程序控制器分别与小车机构单元、起升机构单元、吊具上架微动单元进行电性
连接；
[0024]小车机构单元用于执行小车架的实际位移量；
[0025]起升机构单元用于执行吊具在起升方向的位移量；
[0026]吊具上架微动单元用于对吊具执行前后左右方向的位移量。
[0027]进一步地，所述数据运算平台的执行过程包括以下三项：
[0028]S11,存储、分析和管理自动堆叠的关键状态数据；
[0029]S12,对实时采样数据进行预处理，提取有效的特征数据；
[0030]S13,扫描集装箱堆叠情况的同时，将堆叠偏差值存储到自动堆叠历史数据库。
[0031]进一步地，所述数据运算平台的执行过程还包括以下三项：
[0032]S14,建立自动堆叠机器学习模型；
[0033]S15,将自动堆叠成功的历史数据库结合堆叠偏差值，推算出准确的补偿数据差；
[0034]S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制系统，应用于设有吊具(400)、大车(500)和小车架(600)的门吊式起重机，大车(500)的行走方向与小车架(600)的行走方向垂直，门吊式起重机对堆区目标集装箱进行作业，其特征在于，该自动化堆叠控制系统包括第一标志物(1)、第二标志物(2)、第三标志物(3)、第四标志物(4)、第一3D激光扫描仪(5)、第二3D激光扫描仪(6)、第一2D激光扫描仪(7)、第二2D激光扫描仪(8)、程序控制器(9)和数据运算平台(11)；程序控制器(9)分别与第一3D激光扫描仪(5)、第二3D激光扫描仪(6)、第一2D激光扫描仪(7)、第二2D激光扫描仪(8)进行电性连接，又与数据运算平台(11)进行通信连接；所述第一标志物(1)设于俯视方向下的吊具(400)顶面的右前方，所述第二标志物(2)设于吊具(400)顶面的左后方，所述第三标志物(3)设于吊具(400)顶面的右后方，所述第四标志物(4)设于吊具(400)顶面的左前方；所述第一3D激光扫描仪(5)设于俯视方向下的小车架(600)底面的小车架(600)行走方向前侧的中部，第二3D激光扫描仪(6)设于俯视方向下的小车架(600)底面的小车架(600)行走方向后侧的中部，第一2D激光扫描仪(7)设于俯视方向下的小车架(600)底面的小车架(600)行走方向前侧的右部，第二2D激光扫描仪(8)设于俯视方向下的小车架(600)底面的小车架(600)行走方向后侧的左部；所述第一3D激光扫描仪(5)用于对第四标志物(4)和堆区目标集装箱顶面右长边特征点进行3D扫描，从而获得对应的标志物位置信息和堆区目标集装箱的位置信息；所述第二3D激光扫描仪(6)用于对第三标志物(3)和堆区目标集装箱顶面左长边特征点进行3D扫描，从而获得对应的标志物位置信息和堆区目标集装箱的位置信息；所述第一2D激光扫描仪(7)用于对第一标记物(1)和堆区目标集装箱顶面右短边特征点进行实时的2D扫描，从而获得对应的标志物位置信息和堆区目标集装箱的位置信息；所述第二2D激光扫描仪(8)用于对第二标志物(2)和堆区目标集装箱顶面左短边特征点进行实时的2D扫描，从而获得对应的标志物位置信息和堆区目标集装箱的位置信息；所述程序控制器(9)用于从各个激光扫描仪获取并分析各个标志物的位置信息，并发出调整吊具(400)姿态的控制信号；所述数据运算平台(11)设有数据库；数据运算平台(11)用于存储、分析和管理与自动堆叠相关的应用数据；数据库用于存储堆叠偏差值。2.根据权利要求1所述的适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制系统，其特征在于，所述数据运算平台(11)还设有自动堆叠机器学习模型。3.根据权利要求1所述的适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制系统，其特征在于，数据运算平台(11)包括数据库软件模块、特征对比软件模块和特征提取软件模块；数据库软件模块用于存储和管理自动堆叠的关键状态数据；特征对比软件模块用于分析数据和数据对比；特征提取软件模块用于提取有效的特征数据。4.根据权利要求1
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3任一项所述的适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制系统，其特征在于，该自动化堆叠控制系统还包括小车机构单元、起升机构单元和吊具上架微动单元；程序控制器(9)分别与小车机构单元、起升机构单元、吊具上架微动单元进行电性连接；小车机构单元用于执行小车架(600)的实际位移量；
起升机构单元用于执行吊具(400)在起升方向的位移量；吊具上架微动单元用于对吊具(400)执行前后左右方向的位移量。5.根据权利要求1所述的适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制系统，其特征在于，所述数据运算平台(11)的执行过程包括以下三项：S11,存储、分析和管理自动堆叠的关键状态数据；S12,对实时采样数据进行预处理，提取有效的特征数据；S13,扫描集装箱堆叠情况的同时，将堆叠偏差值存储到自动堆叠历史数据库。6.根据权利要求5所述的适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制系统，其特征在于，所述数据运算平台(11)的执行过程还包括以下三项：S14,建立自动堆叠机器学习模型；S15,将自动堆叠成功的历史数据库结合堆叠偏差值，推算出准确的补偿数据差；S16,进行吊具上集装箱与堆区目标集装箱位置信息对照校验，从而触发自动化堆叠控制系统二次自动堆叠。7.一种适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1
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4任一项所述的适调集装箱旋转角度的自动化堆叠控制系统，该方法包括以下步骤：S1,各个激光扫描仪结合吊具(400)、大车(500)和小车架(600)的位置信息，触发堆场内目标集装箱和吊具上目标集装箱的检测任务；S2,获得吊具上集装箱与堆场内目标集装箱之间大车方向偏差量、吊具上集装箱与堆场内目标集装箱之间小车方向偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖炳林，何威誉，黎永康，黄益昌，徐葆霖，
申请(专利权)人：广州港股份有限公司南沙集装箱码头分公司，
类型：发明
国别省市：