[发明专利]一种散装货码头装船机无人化控制系统

权利要求书

1.一种散装货码头装船机无人化控制系统，其特征在于：包括中控单元(1)、视频采集单元(2)、船仓扫描单元(3)、若干运动机构位置检测单元(4)和称重计量单元(5)；

中控单元(1)，设置在码头的中控室内；

视频采集单元(2)，对装船机的各运动机构的姿态进行视频采集，并获取装船机下方停靠的待装货船只的轮廓以及该船只在码头的实际位置，将各运动机构的姿态、待装货船只的轮廓以及船只在码头的实际位置的图像发送至中控单元(1)中；

船仓扫描单元(3)，对待装货船只的一个独立船仓或者由隔板分隔为若干个独立船仓的内部进行扫描，获取船仓的形状的点云数据并进行点云数据成像和标定，输出船仓形状及仓口各顶点的位置的对应在世界坐标系坐标至中控单元(1)中；

若干运动机构位置检测单元(4)，分别设置在装船机的各运动机构上，用于检测各运动机构的实际位置或者船仓内的物料高度；

称重计量单元(5)，计量装船机在船仓内装船的物料的重量，并将累计的物料的实时重量信息发送至中控单元(1)；

其中，中控单元(1)收集视频采集单元(2)发送的待装货船只的轮廓以及船只在码头的实际位置的图像，结合船仓扫描单元(3)发送的船仓位置的点云数据成像，决定船仓位置是否满足装船作业任务的需要，如船仓位置满足装船任务需要，装船机向船仓的一个或者多个仓口输送物料，并通过中控单元(1)调整各运动机构的位置，规划装船机的溜筒的装船运动轨迹并输送物料，直到物料的重量达到设定的物料重量。

2.根据权利要求1所述的一种散装货码头装船机无人化控制系统，其特征在于：所述船仓扫描单元(3)包括3D激光扫描仪和扫描仪伺服驱动机构，中控单元(1)使3D激光扫描仪位于船仓中部位置，扫描仪伺服驱动机构带动3D激光扫描仪旋转，3D激光扫描仪扫描获取船仓内部形状、隔板及仓口处的形状，生成对应的点云数据；船仓扫描单元(3)对获取的点云数据进行融合提取处理，获取船仓内部形状边界处、隔板边缘位置或者仓口处轮廓的边线以及对应在世界坐标系内的坐标；3D激光扫描仪还定期对船仓进行动态扫描，即在装船机装载物料过程中，对船身姿态或者倾斜情况进行扫描。

3.根据权利要求2所述的一种散装货码头装船机无人化控制系统，其特征在于：所述船舶具有一个仓口能够执行相应的装船作业任务时，中控单元(1)规划装船机的溜筒的装船运动轨迹，是由3D激光扫描仪获取船仓内部后，中控单元(1)获取该船仓长度L和宽度W，船仓长度L要减去在长度方向的安全距离Lsafe_L和Lsafe_R，得到溜筒在船仓长度L方向的实际移动距离Lx；根据该实际移动距离将船仓内间隔设置n个线性分布的装载点；令相邻两装载点之间的为X_L，则有L_x＝(n-1)·X_L；令该船仓计划装载量为G，将船仓内物料分为首装打底层、中层物料填盖层和上层物料铺平层；首装物料打底装载量为G1，中层物料填盖层的装载量为G2，上层物料铺平层的装载量为G3，G＝G1+G2+G3；令船仓长度L方向两端装载点的首装打底层装载的物料是非两端装载点的首装打底层装载的物料的P倍，溜筒在首装打底层的装料位置位于装载点对应的竖直方向，则各非两端装载点的装料位置对应的物料W₁＝G1/(n-2)+2P；中层物料填盖层对应的溜筒的装料位置位于两相邻的装载点中点的竖直方向，且装载量均为W₂＝G2/(n-1)；溜筒在上层物料铺平层的装料位置位于装载点对应的竖直方向，且装载量均为W₃＝G3/n。

4.根据权利要求2所述的一种散装货码头装船机无人化控制系统，其特征在于：所述船舶具有多个仓口能够执行相应的装船作业任务时，中控单元(1)规划装船机的溜筒的装船运动轨迹，是在世界坐标系内的水平面上进行船舶的仓口轮廓进行投影，在该投影区域内设定沿着船舶长度延伸方向和宽度延伸方向的溜筒的矩形极限运动范围；在该矩形极限运动范围内规划溜筒的假定直线运动轨迹，并根据该假定直线运动轨迹进一步形成若干连续的线段，由中控单元(1)驱动运动机构带动溜筒沿着若干连续的线段进行船仓内物料的输送。