本發(fā)明涉及自動化碼頭起重設備及起重機軌道檢測，具體涉及一種基于flag板的碼頭內(nèi)起重機軌道的檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、近年來碼頭為了保證生產(chǎn)的流暢與高效性，通過引入人工智能，實現(xiàn)了無人駕駛碼頭不間斷運輸作業(yè)的能力。自動化碼頭，利用無人駕駛igv和軌道式起重機、橋式起重機在堆場內(nèi)裝卸集裝箱，因此軌道的定期維護和調(diào)整工作必不可少。目前國內(nèi)外軌道檢測技術(shù)多用于各個鐵路系統(tǒng)，存在多種軌道檢測方法，比如：歐洲國家高速鐵路中，采用激光雷達和高精度攝像頭進行軌道表面檢測；日本致力于開發(fā)超聲波和磁測技術(shù)，為實現(xiàn)軌道結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件的全面監(jiān)測；國內(nèi)則引入人工智能技術(shù)，利用高精度傳感器網(wǎng)絡和實時數(shù)據(jù)分析，監(jiān)測軌道實時狀態(tài)等。

2、現(xiàn)有的檢測裝置大多利用各類傳感器技術(shù)，比如通過應變傳感器、聲學傳感器、熱成像傳感器等傳感器技術(shù)來實時監(jiān)測和分析軌道狀態(tài)，但這些應用技術(shù)需要大量通訊設備建立信號通道，從而發(fā)出警報。而現(xiàn)有的檢測裝置存在以下缺點：(1)誤報率高：經(jīng)過現(xiàn)場實地考察，傳感器系統(tǒng)可能受到環(huán)境因素的影響，導致誤報率較高；例如，由于氣象條件的變化、周圍環(huán)境的干擾或動植物的活動可能引起傳感器誤報，降低了系統(tǒng)的可靠性；(2)能耗高：一些傳感器系統(tǒng)需要大量能源來運行，特別是在遠離電源的地方；這可能導致系統(tǒng)對電力的高度依賴，增加了系統(tǒng)的能耗成本和對電力基礎設施的依賴；(3)實時性弱：一些傳感器系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸和處理方面可能存在信息識別不全，這可能影響到實時性要求較高的自動化碼頭；比如：未能快速得到斷軌位置具體位置坐標，無法快速限制設備在該范圍內(nèi)禁止運行；(4)維護成本高：傳統(tǒng)傳感器檢測系統(tǒng)檢測范圍具有局限性，需通過數(shù)個傳感器的集成信號完成軌道的檢測功能和大量的通訊設備維護，因此均增加了現(xiàn)場維護成本；(5)集成復雜：多個傳感器技術(shù)的集成可能面臨挑戰(zhàn)；傳感器系統(tǒng)與現(xiàn)場多種不同類型的系統(tǒng)可能使用不同的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，因此需要一種復雜且高成本、不方便維護的集成方法，以確保數(shù)據(jù)的一致性和相互協(xié)調(diào)。當自動化碼頭具有上述缺點時，會極大影響港口的作業(yè)效率以及管理效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，有必要針對上述的問題，提出一種基于flag板的碼頭內(nèi)起重機軌道的檢測系統(tǒng)及方法，以克服上述背景技術(shù)中的缺點，從而解決如何在低成本且維護簡易的條件下，提高軌道式起重機對斷軌的檢測精度以及港口設備作業(yè)效率的技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提出一種基于flag板的碼頭內(nèi)起重機軌道的檢測系統(tǒng)，應用于碼頭內(nèi)的軌道式起重機，該檢測系統(tǒng)包括控制器、安裝于軌道式起重機上的光電開關(guān)檢測傳感器和多個flag板，各flag板沿著起重機軌道間隔設置且位于起重機軌道的一旁側(cè)，光電開關(guān)檢測傳感器用于檢測flag板且將光電檢測信號傳送至控制器，控制器通過軌道式起重機的大車行走驅(qū)動電機的編碼器獲得用于對軌道式起重機進行定位的第一定位信息，該檢測系統(tǒng)還包括激光測距傳感器和磁感應開關(guān)檢測傳感器；

4、控制器分別與光電開關(guān)檢測傳感器、激光測距傳感器、磁感應開關(guān)檢測傳感器進行電性連接；磁感應開關(guān)檢測傳感器、激光測距傳感器均安裝于軌道式起重機上；磁感應開關(guān)檢測傳感器的感應頭位于起重機軌道的正上方且起重機軌道的正常頂面位于磁感應開關(guān)檢測傳感器的檢測范圍內(nèi)，激光測距傳感器的激光探照檢測點位于起重機軌道上；

5、當磁感應開關(guān)檢測傳感器的感應頭位于起重機軌道的一損傷位置的上方時且該損傷位置不在磁感應開關(guān)檢測傳感器的檢測范圍內(nèi)，則控制器通過磁感應開關(guān)檢測傳感器獲得第一損傷觸發(fā)信號；當激光測距傳感器的激光探照檢測點位于該損傷位置上時且激光測距傳感器反饋的檢測距離大于一閾值時，則控制器通過激光測距傳感器獲得第二損傷觸發(fā)信號；所述控制器通過統(tǒng)籌光電開關(guān)檢測傳感器的光電檢測信號形成用于對軌道式起重機進行定位的第二定位信息，控制器根據(jù)第一定位信息、第二定位信息精確軌道式起重機的位置；所述控制器根據(jù)第一損傷觸發(fā)信號和第二損傷觸發(fā)信號的觸發(fā)條件以及軌道式起重機的位置，確認軌道的損傷位置。

6、進一步地，所述磁感應開關(guān)檢測傳感器、激光測距傳感器均位于起重機軌道的上方，且磁感應開關(guān)檢測傳感器與激光測距傳感器相互間隔。

7、進一步地，磁感應開關(guān)檢測傳感器與激光測距傳感器之間的橫向距離的虛擬中心點為軌道式起重機的大車的虛擬中心線的虛擬端點。

8、進一步地，起重機軌道的長度方向為橫向；磁感應開關(guān)檢測傳感器的虛擬軸線垂直于起重機軌道的長度方向；激光測距傳感器的激光發(fā)射方向垂直于起重機軌道的長度方向。

9、進一步地，所述控制器根據(jù)第一損傷觸發(fā)信號和第二損傷觸發(fā)信號的觸發(fā)條件以及軌道式起重機的位置，將關(guān)于軌道的損傷位置的定位信息進行報警或記錄。

10、進一步地，當控制器同時獲得第一損傷觸發(fā)信號和第二損傷觸發(fā)信號時，即該損傷位置經(jīng)過磁感應開關(guān)檢測傳感器且不在磁感應開關(guān)檢測傳感器的檢測范圍，并且該損傷位置經(jīng)過激光測距傳感器且激光測距傳感器對該軌道損傷位置的檢測距離大于一閾值，則控制器通過光電開關(guān)檢測傳感器對應指定的flag板的位置以及大車行走驅(qū)動電機的編碼器指定的脈沖數(shù)以確定軌道式起重機的位置及軌道的損傷位置。

11、本發(fā)明又提出一種基于flag板的碼頭內(nèi)起重機軌道的檢測方法，應用于如上任一項所述的檢測系統(tǒng)，該檢測方法包括以下順序執(zhí)行的步驟：

12、步驟s1，當控制器同時獲得第一損傷觸發(fā)信號以及第二損傷觸發(fā)信號時，控制器通過大車行走驅(qū)動電機的編碼器獲得第一定位信息；

13、步驟s2，控制器根據(jù)光電開關(guān)檢測傳感器對flag板的光電檢測信號確定第二定位信息；

14、步驟s3，控制器通過第一定位信息、對應激光測距傳感器的反應時間的速度位置補償值以及對應磁感應開關(guān)檢測傳感器的反應時間的速度位置補償值進行調(diào)整第二定位信息，從而獲得軌道損傷位置的精準定位。

15、進一步地，于步驟3中，控制器通過第一定位信息、對應磁感應開關(guān)檢測傳感器的反應時間的速度位置補償值單獨獲得對應磁感應開關(guān)檢測傳感器的第一斷軌位置值，控制器通過第一定位信息、對應激光測距傳感器的反應時間的速度位置補償值單獨獲得對應激光測距傳感器的第二斷軌位置值；控制器通過第一斷軌位置值與第二斷軌位置值進行相互校驗，從而獲得軌道損傷位置的精準定位。

16、本發(fā)明又提出一種基于flag板的碼頭內(nèi)起重機軌道的檢測方法，應用于如上任一項所述的檢測系統(tǒng)，該檢測方法包括以下順序執(zhí)行的步驟：

17、步驟s1，當控制器同時獲得第一損傷觸發(fā)信號以及第二損傷觸發(fā)信號時，控制器通過大車行走驅(qū)動電機的編碼器獲得第一定位信息；

18、步驟s2，控制器根據(jù)光電開關(guān)檢測傳感器對flag板的光電檢測信號確定第二定位信息；

19、步驟s3，控制器通過第一定位信息以及對應激光測距傳感器的反應時間的速度位置補償值進行調(diào)整第二定位信息，從而獲得軌道損傷位置的精準定位。

20、進一步地，于步驟s3中，軌道損傷位置的精準定位由大車位置值f、激光測距傳感器的安裝坐標值和磁感應開關(guān)檢測傳感器的安裝坐標值決定；

21、所述的大車位置值f＝flag板真實位置值＝flag板基礎位置值x+/-flag板寬度補償值w+對應激光測距傳感器的反應時間的速度位置補償值c+flag板紅外對射裝置安裝位置補償值d+由大車行走驅(qū)動電機的編碼器脈沖算出的值e；

22、所述的由大車行走驅(qū)動電機的編碼器脈沖算出的值e對應第一定位信息；

23、所述的flag板基礎位置值x對應第二定位信息。

24、本發(fā)明的有益效果為：

25、本發(fā)明降低了碼頭內(nèi)起重機軌道的維護成本以及維護難度，提高了搶修應急效能，減少了大量的港口作業(yè)能耗，也減低了碼頭設備的誤報率，為碼頭設備運作提供了多層保護限制，能對斷軌處進行多重校驗。本發(fā)明為自動化碼頭的軌道式起重機提供軌道斷裂檢測功能，防止設備發(fā)生嚴重脫軌現(xiàn)象，解決現(xiàn)有傳感器系統(tǒng)存在對電力基礎設施的高度依賴，特別是遠離電源的地方，可以有效減少能耗問題。本發(fā)明還具有以下優(yōu)點：1)能夠利用軌道式起重機提供的低壓直流電源并具有結(jié)合設備機動性等特點，讓軌道式起重機根據(jù)軌道狀態(tài)，實現(xiàn)全程緊急制動效果，避免大車機構(gòu)對斷軌處造成更大的缺口，進而減輕軌道維護的難度性和軌道巡檢的工作量，為維護和保養(yǎng)提供巨大的便利和較精準的定位信息；2)實現(xiàn)最直接的保護限制、位置信息計算和相互校驗；3)降低碼頭內(nèi)軌道的維修難度，減少能耗大的問題，簡化了檢測系統(tǒng)的集成問題；4)可對出現(xiàn)裂縫的位置信息進行多重校驗，有效解決能耗高、維修難、應急處理慢的問題，大大增加了搶修工作的效能，并迅速恢復設備生產(chǎn)狀態(tài)；5)能結(jié)合設備機動性和可持續(xù)供能的優(yōu)勢，解決了傳感器安裝、維修、能耗高的成本，避免了軌道缺口二次變大等情況，且具備一定的實時性。