[发明专利]一种港口起重机吊具姿态控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种港口起重机吊具姿态控制系统，包括龙门架(500)、吊具(600)和若干电机，龙门架(500)跨设在地面上；吊具(600)设置在龙门架(500)顶部，吊具(600)长边延伸方向的两端均设置有用于固定集装箱的锁头若干电机一方面驱动吊具(600)相对于龙门架(500)移动或者转动，电机还驱动龙门架(500)相对于地面水平移动；其特征在于：还包括图像采集装置(100)、地面标识单元(200)、图像处理装置(300)以及吊具姿态控制装置(400)；

地面标识单元(200)，包括若干按线性阵列排布的地面标识；分别对各地面标识建立对应的独立坐标系；地面标识的位置与集装箱放置位置的端点位置相对应；

图像采集装置(100)，包括第一工业相机(10)、第二工业相机(16)、第三工业相机(12)和第四工业相机(14)；第一工业相机(10)和第二工业相机(16)对称设置在吊具(600)平行的两个长边的中点位置；第三工业相机(12)和第四工业相机(14)分别设置在吊具(600)长边延伸方向的端部的锁头处；；图像采集装置(100)采集的图像发送到图像处理装置(300)中；

图像处理装置(300)，获取图像采集装置(100)采集地面标识的图像后，图像处理装置(300)计算地面标识在第四工业相机(14)以及第三工业相机(12)中的相对位姿，并换算为吊具相对于地面标识的当前实时位姿；

吊具姿态控制装置(400)，控制各电机驱动吊具(600)相对于吊具初始坐标系各轴向方向旋转或者平移；

其中，龙门吊需要对吊具(600)及集装箱的姿态调整时，图像处理装置(300)实时获取首层集装箱放置位置端部对应的地面标识的图像，通过对地面标识的图像进行特征提取和位姿计算，获取吊具(600)相对于地面标识的相对位姿；将该相对位姿转换为吊具在地面标识对应的独立坐标系下各轴向旋转角度和轴向偏移量，吊具姿态控制装置(400)根据各轴向旋转角度调整吊具(600)，使吊具初始坐标系的各坐标轴与地面标识相对应的坐标系的各坐标轴相互平行，再根据轴向偏移量调整吊具(600)或者龙门架(500)的位置，使吊具(600)带动集装箱位于各地面标识构成的集装箱放置位置的中心，实现吊具(600)姿态的闭环控制。

2.根据权利要求1所述的一种港口起重机吊具姿态控制系统，其特征在于：所述地面标识单元(200)包括若干第一地面标识和第二地面标识，各第一地面标识均与各第二地面标识均沿着小车的水平运动方向延伸并固定在堆场的地面上，相邻的第一地面标识或者第二地面标识均间隔设置；分别对各第一地面标识和各第二地面标识建立对应的坐标系；第一地面标识或者第二地面标识与集装箱放置位置的端点位置相对应。

3.根据权利要求2所述的一种港口起重机吊具姿态控制系统，其特征在于：所述分别对各第一地面标识和各第二地面标识建立对应的独立坐标系O_mX_mY_mZ_m，是分别对第一地面标识或者第二地面标识建立独立的坐标系，该地面标识对应的坐标系各坐标轴的方向与吊具初始坐标系的各坐标轴的方向相同。

4.根据权利要求3所述的一种港口起重机吊具姿态控制系统，其特征在于：所述第一地面标识与相邻的第二地面标识之间沿着龙门吊的大车运动方向的间距等于相邻的两组第二地面标识沿着龙门吊的大车运动方向的间距的一半，包括但不限于20尺集装箱或者40尺集装箱。

5.根据权利要求4所述的一种港口起重机吊具姿态控制系统，其特征在于：所述地面标识单元(200)还包括第三地面标识；第三地面标识位于相邻的两组第二地面标识之间，且与两组第二地面标识的间距均相等.