輪胎吊行走定位糾偏及防撞的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型輪胎吊行走定位糾偏及防撞的系統(tǒng)通過在輪胎吊四個門腿上各安裝一個激光掃描儀，檢測集裝箱堆場上集裝箱側(cè)面和集裝箱與集裝箱之間縫隙，實現(xiàn)輪胎吊行走定位、在堆場內(nèi)箱位位置定位、自動糾偏、防撞警報。本實用新型包括激光掃描儀、集裝箱、計算機、警報器、箱位管理顯示器(即駕駛室管理系統(tǒng)界面終端)、防雨罩。激光掃描儀分別安裝在輪胎吊四個門腿輪胎前方支架上，能隨輪胎轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。以堆場上集裝箱側(cè)面和集裝箱之間的縫隙作為參考。激光掃描儀安裝在防雨罩內(nèi)。計算機安裝在電氣室。警報器安裝在輪胎吊駕駛室內(nèi)。激光掃描儀、警報器、箱位管理顯示器均與計算機相連。計算機與輪胎吊PLC相連，參與輪胎吊行走控制。
【專利說明】輪胎吊行走定位糾偏及防撞的系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及用于集裝箱裝卸作業(yè)中集裝箱吊運，輪胎吊的定位、行走糾偏和行走防撞，尤其適合輪胎吊吊運集裝箱裝卸作業(yè)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，場地集裝箱輪胎吊行走糾偏和防撞的檢測手段包括GPS定位自動糾偏法，單點激光測距儀結(jié)合反射板自動糾偏法，圖像處理糾偏，人工糾偏，但這些方法都各有缺點。GPS定位容易受到人為篡改數(shù)據(jù)導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯且需定期校正。單點激光測距儀結(jié)合反射板自動糾偏法，則需要在一旁安裝長反射板，并不實用。圖像處理糾偏容易受天氣光線影響，穩(wěn)定性不夠。輪胎吊司機調(diào)整車輪行走方向，即人工糾偏，這種方法精度低，容易造成司機疲勞。如今有GPS自動糾偏法，單點激光測距儀結(jié)合反射板自動糾偏法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型通過在輪胎吊四個門腿上各安裝一個激光掃描儀，檢測集裝箱堆場上集裝箱側(cè)面和集裝箱與集裝箱之間縫隙，實現(xiàn)輪胎吊行走定位、在堆場內(nèi)箱位位置定位、自動糾偏、防撞警報。
[0004]本實用新型采用以下技術(shù)方案:激光掃描儀、集裝箱、計算機、警報器、箱位管理顯示器(即駕駛室管理系統(tǒng)界面終端)、防雨罩。激光掃描儀分別安裝在輪胎吊四個門腿輪胎前方支架上，能隨輪胎轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。激光掃描儀安裝在防雨罩內(nèi)。以堆場上集裝箱側(cè)面和集裝箱之間的縫隙作為參考。計算機安裝在電氣室。警報器安裝在輪胎吊駕駛室內(nèi)。激光掃描儀、警報器、箱位管理顯示器均與計算機相連。計算機與輪胎吊PLC相連，參與輪胎吊行走控制。
[0005]值得注意，激光掃描儀的安裝位置角度不同，都會有不同的技術(shù)效果，會導(dǎo)致計算機數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度、參考點的選取和設(shè)定等技術(shù)參數(shù)不同，最終實現(xiàn)的功能不同。
[0006]在輪胎吊行走過程中，四個安裝在輪胎吊門腿上的激光掃描儀實時檢測正前后方是否有障礙物。檢測范圍分為遠(yuǎn)區(qū)、中區(qū)和近區(qū)。檢測到遠(yuǎn)區(qū)車道上有障礙物，計算機視為無障礙，輪胎吊正常行駛；檢測到中區(qū)車道上有障礙物，計算機發(fā)慢速信號給輪胎吊PLC，輪胎吊慢速行駛；檢測到近區(qū)車道上有障礙物，計算機發(fā)警報信號給警報器，發(fā)控制信號給輪胎吊PLC停止輪胎吊前行或后退。
[0007]四個激光掃描儀同時對集裝箱堆場上集裝箱側(cè)面和集裝箱與集裝箱之間縫隙掃描測距。若輪胎吊偏離行車車道或輪胎吊輪胎方向偏離規(guī)劃線方向，激光掃描儀所測的集裝箱堆場上遠(yuǎn)近集裝箱側(cè)面到激光掃描儀的距離會大于或小于正常情況下，計算機根據(jù)輪胎轉(zhuǎn)向角度，分析數(shù)據(jù)，可預(yù)判輪胎吊在預(yù)見范圍內(nèi)若不糾偏繼續(xù)行走的偏離距離。計算機發(fā)出糾偏信號給輪胎吊PLC，參與輪胎吊行走控制，把偏離距離控制在可容忍范圍內(nèi)。
[0008]當(dāng)輪胎吊到達(dá)所工作集裝箱列附近時，激光掃描儀檢測集裝箱之間的縫隙，以縫隙作為參考。若相鄰集裝箱有空缺(即沒有縫隙)，則以工作集裝箱列左或右面為參考，實現(xiàn)輪胎吊與工作集裝箱列對準(zhǔn)。
[0009]當(dāng)輪胎吊到達(dá)工作集裝箱列，司機通過箱位管理顯示器得知當(dāng)前所在貝位數(shù)，按下確定鍵，計算機記憶當(dāng)前貝位?；蛲ㄟ^吊具開閉鎖信號確認(rèn)提供當(dāng)前所在貝位數(shù)，可免去司機人工確認(rèn)。以當(dāng)前貝位數(shù)據(jù)即作為原點，當(dāng)輪胎吊繼續(xù)往前或往后運動時，計算機結(jié)合激光掃描儀的檢測數(shù)據(jù)和輪胎吊編碼器所提供的行走距離信息，即可知道輪胎吊行進(jìn)方向，推算出輪胎吊在行進(jìn)過程中的貝位數(shù)和下一個停車貝位數(shù)，獲取輪胎吊在堆場內(nèi)的定位。這一工作方法可以取代GPS定位。
[0010]由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是:實現(xiàn)輪胎吊行走定位，自動糾偏，自動檢測行走路徑上的障礙，自動防撞，消除安全隱患，減輕司機疲勞，有效提高場地集裝箱輪胎吊的吊運集裝箱裝卸效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1輪胎吊行走定位糾偏及防撞原理示意圖
[0012]附圖2輪胎吊行走定位糾偏及防撞安裝示意圖
[0013]附圖3輪胎吊行走定位糾偏及防撞安裝俯視圖
[0014]附圖4輪胎吊正常行駛分析示意圖
[0015]附圖5輪胎吊偏離軌道行駛分析示意圖
[0016]附圖中主要部件的符號說明:
[0017](I)計算機(7)輪胎吊
[0018](2)激光掃描儀(防雨罩內(nèi)) (8)集裝箱
[0019](3)箱位管理顯示器(9)小車
[0020](4)警報器(10)吊具
[0021](5)輪胎吊PLC(11)駕駛室
[0022](6)激光檢測線(12)車道規(guī)劃線

【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，激光掃描儀(2)、箱位管理顯示器(3)、警報器⑷、輪胎吊PLC(5)均和計算機(I)相連。警報器(4)可通過聲音或者聲光結(jié)合或其他方式對輪胎吊司機進(jìn)行警報。
[0024]如圖2所示，計算機⑴和警報器⑷均安裝在電氣室內(nèi)，激光掃描儀⑵分別安裝在在輪胎吊(7)四個門腿輪胎前方，能隨輪胎轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。
[0025]如圖3所示，輪胎吊(7)進(jìn)入堆場后，四個激光掃描儀(2)便可檢測到堆場內(nèi)集裝箱(8)的側(cè)面以及集裝箱之間的縫隙。在輪胎吊(7)行走過程中，若輪胎吊(7)跑偏，激光掃描(2)檢測到集裝箱(8)側(cè)面的距離就會變大或變小，計算機(I)分析處理測量數(shù)據(jù)便可知道輪胎吊(7)是否偏離車道規(guī)劃線(12)或輪胎吊(7)的輪胎轉(zhuǎn)向是否偏離車道規(guī)劃線(12)。當(dāng)輪胎吊(7)偏離道規(guī)劃線(12)在一定的小范圍內(nèi)的時候，計算機(I)發(fā)送減速命令和調(diào)整命令給輪胎吊PLC(5)，對輪胎吊(7)進(jìn)行減速調(diào)整控制。當(dāng)輪胎吊(7)偏離車道規(guī)劃線(12)超過一定的大范圍的時候，計算機(I)發(fā)送警報信號給警報器(4)，與此同時發(fā)送停車命令給輪胎吊PLC(5)，直至輪胎吊(7)停止行走。
[0026]在糾偏過程中，即使堆場內(nèi)缺少幾行集裝箱(8)，并不影響本實用新型的糾偏功倉泛。
[0027]當(dāng)輪胎吊(7)到達(dá)所工作集裝箱⑶列附近時，激光掃描儀⑵檢測集裝箱(8)之間的縫隙，以縫隙作為參考。若相鄰集裝箱有空缺(即沒有縫隙)，則以工作集裝箱(8)列左或右面為參考，實現(xiàn)輪胎吊(7)與工作集裝箱(8)列對準(zhǔn)。
[0028]在輪胎吊(7)行走過程中，四個激光掃描儀(2)實時檢測正前后方是否有障礙物，若檢測到車道規(guī)劃線(12)上有障礙物，計算機(I)發(fā)警報信號給警報器(4)，發(fā)控制信號給輪胎吊PLC(5)停止輪胎吊(7)前行或后退，實現(xiàn)防撞。
[0029]當(dāng)輪胎吊(7)到達(dá)工作集裝箱⑶列，司機通過箱位管理顯示器⑶得知當(dāng)前所在貝位數(shù)，按下確定鍵，計算機⑴記憶當(dāng)前貝位。當(dāng)前貝位數(shù)據(jù)即作為原點，當(dāng)輪胎吊(7)繼續(xù)往前或往后運動時，計算機(I)結(jié)合激光掃描儀的檢測數(shù)據(jù)和輪胎吊(7)編碼器所提供的行走距離信息，即可推算出下一個貝位數(shù)，獲取輪胎吊(7)在堆場內(nèi)的定位。這一工作方法可以取代GPS定位。
[0030]圖4用于輪胎吊(7)正常行駛下的判斷，圖5用于輪胎吊(7)偏離軌道行駛的判斷。
[0031]如圖4所示，O點是一個激光掃描儀(2)，00’是激光掃描儀(2)與車道規(guī)劃線(12)平行的掃描線。00”是激光掃描儀(2)與車道規(guī)劃線(12)垂直的掃描線，是激光掃描儀(2)到集裝箱(8)的距離，是已知的。Ql、a2、Ci3是選取合適的特定三個分析角度，可視實際情況多選或少選分析角度。根據(jù)余弦定理，再加運算可知輪胎吊(7)沒有偏離軌道:
[0032]Cl1Cos a j = d3cos α 3 = 00"
[0033]由于集裝箱⑶之間的縫隙可以被激光掃描儀(2)檢測到，所以在篩選分析距離時，可以發(fā)現(xiàn)d2并不列入分析。
[0034]d2cos a 2 ^ 00"
[0035]在實際應(yīng)用中，應(yīng)考慮誤差范圍(± σ )，即(I1Cos a i和d3cos α 3落入00" ±σ的范圍內(nèi)，均可認(rèn)為輪胎吊(7)沒有偏離軌道。
[0036]如圖5所示，O點、O”點、a 1、α 2、α 3均同圖4上的意義。β是輪胎吊(7)輪胎偏離角度，未知。P點是激光掃描儀(2)掃描范圍O度起點。00’垂直于0Ρ。由于集裝箱
(8)之間的縫隙可以被激光掃描儀(2)檢測到，所以在篩選分析距離時，可以發(fā)現(xiàn)Cl1并不列入分析。
[0037]d2/ cos ( α 2+ β ) =Cl3' cos ( α 3+ β ) =00"
[0038]d2/ cos a 2cos β _d2' sin a 2sin β = d3' cos a 3cos β -d3/ sin a 3sin β
Λ sin β cf,'cos a, -d,'cosa,^
[0039]tan ^ = = ~~1 可得 β 值

COSyO a2 Sma2 -α3 Sinor3
[0040]若不對輪胎吊(J)進(jìn)行糾偏，輪胎吊(7)沿00’行駛，偏移量XO' = 00' sin β。
[0041]以上計算在實際應(yīng)用當(dāng)中都應(yīng)考慮實際誤差(± O)，而誤差大小的選取應(yīng)結(jié)合實際港口、輪胎吊(7)、激光掃描儀⑵等情況。
[0042]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，而并非作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落入本實用新型權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.輪胎吊行走定位糾偏及防撞的系統(tǒng)，激光掃描儀、警報器、箱位管理顯示器、輪胎吊PLC均與計算機相連，所述激光掃描儀安裝在防雨罩內(nèi)，其特征是:所述激光掃描儀分別安裝在輪胎吊四個門腿輪胎前方支架上，能隨輪胎轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，以堆場上集裝箱側(cè)面和集裝箱之間的縫隙作為參考。
2.如權(quán)利要求1所述的輪胎吊行走定位糾偏及防撞的系統(tǒng)，其特征在于:所述計算機安裝在電氣室，所述警報器安裝在輪胎吊駕駛室內(nèi)。
【文檔編號】B66C15/04GK203998689SQ201420312741
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】陸榮國, 宇宙, 張潤梁, 楊匯宗, 宗韌, 金毅, 馬楚鴻, 黃愛平, 陸明路, 王辰 申請人:上海海鐳激光科技有限公司