集装箱码头岸桥下的船舶轮廓识别和吊具防撞系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105819341A(43)申请公布日2016.08.03(21)申请号201610384137.0(22)申请日2016.06.02(71)申请人北京国泰星云科技有限公司地址100027北京市朝阳区望京园401号楼28层3219室(72)发明人陈福兴孟朝辉刘旭臧雪聪孙超(51)Int.Cl.B66C15/06(2006.01)B66C13/16(2006.01)G06K9/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称集装箱码头岸桥下的船舶轮廓识别和吊具防撞系统及方法(57)摘要本发明公开了一种集装箱码头岸桥下的船舶轮廓识别和吊具防撞系统及方法，系统包括控制器和分别与控制器连接的岸桥PLC控制系统、激光扫描仪和显示器或报警装置。与现有技术相比，本发明的积极效果是：通过对现有的船舶轮廓扫描系统进行改进，采用激光扫描仪对船舶轮廓进行完整扫描，通过识别船上排位和吊具位置，防止由于指挥手或司机人为失误引起的装船位置错误；同时能对船舶晃动、离帮等危险情况进行监测报警；并通过应用最新激光扫描仪产品降低了成本。CN105819341ACN105819341A权利要求书1/2页1.一种集装箱码头岸桥下的船舶轮廓识别和吊具防撞系统，其特征在于：包括控制器和分别与控制器连接的岸桥PLC控制系统、激光扫描仪和显示器或报警装置；所述激光扫描仪用于接收控制器发出的扫描控制指令，对船舶轮廓和集装箱的堆码轮廓进行连续扫描，并交将扫描数据传送给控制器；所述岸桥PLC控制系统用于将编码器信息和吊具的开闭锁状态数据发送给控制器，并接收控制器发送的控制指令；所述控制器用于对接收到的扫描数据和状态数据进行运算和处理，得到船舶轮廓信息和运算结果，并将运算结果发送给显示器进行显示或发送给报警装置进行报警提示。2.根据权利要求1所述的集装箱码头岸桥下的船舶轮廓识别和吊具防撞系统，其特征在于：所述控制器、岸桥PLC控制系统和显示器设置在岸桥大臂的小车驾驶室内，所述激光扫描仪设置在小车前部。3.根据权利要求1所述的集装箱码头岸桥下的船舶轮廓识别和吊具防撞系统，其特征在于：所述编码器包括小车编码器和起升编码器。4.一种集装箱码头岸桥下的船舶轮廓识别方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、初始化激光扫描仪安装参数和岸桥结构参数：激光扫描仪安装参数包括安装高度、安装倾角、激光到吊具距离；岸桥结构参数包括鞍梁高度、鞍梁宽度、鞍梁距离、大梁前端高度、大梁到前鞍梁距离；步骤二、利用激光扫描仪安装参数，以激光扫描仪的安装位置为原点，将激光扫描极坐标数据转换到激光直角坐标系；步骤三、以岸桥前鞍梁中点在激光直角坐标系x轴上的投影为原点，将激光直角坐标数据转换到大车直角坐标系：(1)确定前鞍梁在激光直角坐标系内的位置：1)区域内寻找特征：首先在鞍梁高度上下50cm内寻找特征为水平线段且长度固定的鞍梁特征；然后在大梁高度上下50cm内寻找特征为竖直线段且高度固定大梁前端特征；最后在吊具后方寻找特征为边沿激光射线长度突变的吊具特征；2)特征匹配校核：a)若利用上一时刻计算出的有效的激光扫描仪位置推算出的前鞍梁位置附近50cm内存在鞍梁特征线段，则该线段为前鞍梁；b)若利用上一时刻计算出的有效的激光扫描仪位置推算出的后鞍梁位置附近50cm内存在鞍梁特征线段，则此线段为后鞍梁；c)若利用上一时刻计算出的有效的激光扫描仪位置推算出的大梁前端位置附近50cm内存在大梁前端特征线段，则此线段为大梁前端；d)如果a)、b)、c)都不满足，若存在两个鞍梁特征线段间距接近鞍梁间距，则该两个鞍梁特征线段为两侧鞍梁；(2)将前鞍梁在激光直角坐标系下的位置取反得到激光扫描仪在大车直角坐标系中的位置OffsetX；(3)将激光直角坐标通过平移变换成大车直角坐标，平移距离为OffsetX；步骤四、将激光当前帧数据加入到历史帧数组中进行数据拼接，得到船舶轮廓：(1)将岸桥下空间划分为5cm见方的格子，将不同时刻激光扫描帧内的激光点落在格子2CN105819341A权利要求书2/2页内形成的格点图进行累加拼接；(2)利用编码器信息结合扫描到的岸桥的轮廓，对数据进行划分得到船上点，对所有船上点进行统计，找出其在格点图中对应的位置，即为船舶轮廓。5.根据权利要求4所述的集装箱码头岸桥下的船舶轮廓识别方法，其特征在于：在步骤四所述对格点图进行累加拼接时，如果检测到吊具开闭锁，则对吊具中心点前后150CM范围内的格点清零，重新累计激光点。6.一种利用权利要求4所述的船舶轮廓识别方法进行吊具排位识别的方法，其特征在于：求出所有船上点中x坐标最大的点和x坐标最小的点，从而得到船的两侧边缘位置，两侧边缘位置取中点即得到船体中心位置；根据码头