[实用新型]基于集装箱箱区轮廓三维识别的吊具安全防撞系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于集装箱箱区轮廓三维识别的吊具安全防撞系统，应用在集装箱码头的轮胎式集装箱起重机(下简称RTG)和轨道式集装箱起重机(下简称RMG)，通过对集装箱码头箱区轮廓三维识别结合RTG(或RMG)工况状态判断和吊具位置识别，最终实现吊具相对于整个集装箱区的在三维空间的实时安全防撞功能。

背景技术

当前国内集装箱码头在发展自动化的过程中都遇到需要对堆场中的集装箱进行高精度地识别和定位。而采用2D激光扫描仪或现有的3D激光装置虽然能在一定程度上描绘出扫描面内的箱区轮廓，但是无法实现邻近位置的集装箱位置和姿态信息的检测。

在使用2D激光扫描仪进行目标物体识别和位置检测过程中，由于2D激光只能在一个扫描面内实现激光扫描，所以只能对扫描目标物的某一个截面进行检测。而通常情况下，扫描目标物体表面并非规则形状，如果只对某一个截面进行扫描和识别，无法得到完整表面信息。而且现有的3D激光产品都为国外公司生产的利用多线激光或双棱镜反射技术实现的整套性的产品，如果应用这些3D激光产品来对集装箱进行识别和定位，获取的数据稀疏，对目标物体扫描和识别存在较大的误差，无法满足应用的需要。抑或采取长时间静止扫描的方式，获取准确的轮廓信息，又无法满足码头作业高效率，高实时性的吊具保护需求。

发明内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种基于集装箱箱区轮廓三维识别的吊具安全防撞系统。

本实用新型的技术方案是：一种基于集装箱箱区轮廓三维识别的吊具安全防撞系统，包括设置在小车平台下方的3D激光单元和2D激光扫描仪，所述3D激光单元包括嵌入式控制器和分别与嵌入式控制器连接的激光扫描仪、电机驱动器和双DGPS差分定位系统，所述电机驱动器与伺服电机连接，所述激光扫描仪设置在转动云台上，转动云台通过联轴器与伺服电机的减速器连接；激光扫描仪通过数据线与嵌入式控制器连接，用于接受嵌入式控制器发出的指令进行扫描，并将扫描的数据实时传输给嵌入式控制器；所述电机驱动器通过信号线与嵌入式控制器连接，用于接受嵌入式控制器发出的指令控制伺服电机带动云台转动；所述双DGPS差分定位系统通过数据线与嵌入式控制器连接，用于将检测到的3D激光单元整体的位置变化信息和姿态变化信息传送给嵌入式控制器；

所述2D激光扫描仪通过数据线与3D激光单元的嵌入式控制器连接，用于对RTG/RMG下方进行轮廓扫描，并将扫描的数据实时传输给嵌入式控制器；

所述3D激光单元的嵌入式控制器与RTG/RMG电控系统进行双向通信，获得RTG/RMG的工作状态信息，并向RTG/RMG电控系统发送吊具在集装箱区的保护命令。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：利用带有定位定姿功能的实时3D激光单元，结合2D激光扫描仪，通过对3D激光点云数据的计算、箱区轮廓三维识别、小车定位和2D激光平面数据的快速反馈实时识别本贝位的箱区轮廓及RTG/RMG吊具的空间位置，有效地解决了集装箱码头RTG/RMG在场区进行抓卸箱作业时，吊具与作业区域内本贝位以及邻贝位集装箱堆的实时位置检测，从而全面避免吊具的碰撞事故的发生。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本吊具安全防撞系统的逻辑框图；

图2为场桥作业时系统各个扫描面俯视图；

图3为3D追踪扫描示意图；

图4为2D激光扫描仪的扫描数据示意图；

图5为3D激光单元的扫描数据示意图。

具体实施方式

一种基于集装箱箱区轮廓三维识别的吊具安全防撞系统，如图1所示，包括：2D激光扫描仪、3D激光单元、RTG/RMG电控系统PLC，其中：

3D激光单元包括嵌入式控制器和分别与嵌入式控制器连接的激光扫描仪、电机驱动器、双DGPS差分定位系统等；所述电机驱动器与伺服电机连接，所述激光扫描仪设置在转动云台上，转动云台通过联轴器与伺服电机的减速器连接；激光扫描仪通过数据线与嵌入式控制器连接，用于将实时扫描的集装箱的二维数据传输给嵌入式控制器，同时按嵌入式控制器发出的控制命令进行三维扫描；所述电机驱动器通过信号线与嵌入式控制器连接，用于接受嵌入式控制器发出的指令控制伺服电机带动云台在垂直方向上转动；所述双DGPS差分定位系统通过数据线与嵌入式控制器连接，用于将检测到的3D激光单元整体的位置变化信息和姿态变化信息传送给嵌入式控制器。