岸桥下作业辅助系统的制作方法

本实用新型涉及一种岸桥下作业辅助系统，用于辅助港口岸桥集装箱的装卸作业过程。

背景技术：

随着现代物流管理技术的发展，加快货物通道的管理自动化已成为十分紧迫的任务。对于码头来说，码头的集装箱吞吐量严重影响着码头的效益。目前,码头上大多采用的是人工指挥集装箱的装卸,由理货员人工对集装箱的箱号进行登记，其缺点是安全隐患大，效率很低，影响集装箱的装卸速度，不利于整个港口的高速运作。另外，由于人工失误可能导致集装箱与装卸的集卡车不能正确匹配而为集装箱运输到目的地带来不必要的麻烦，其他还有在岸桥吊运集装箱的过程中，由于桥吊司机的位置及视角的关系，可能对下方船上物体不能很好的确定距离，从而导致碰箱等事故。在这种背景下，岸桥下作业辅助系统应运而生。

岸桥下作业辅助系统分为三个主要功能：

1、集装箱箱号识别；

2、集卡车车号识别；

3、船型扫描及防撞。

通过这三套子模块实现整个的岸桥下作业辅助系统，实现提高生产作业效率和生产作业的安全性。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种岸桥下作业辅助系统，采用了近年来在自然场景文字检测问题上取得的最新成果以及激光图形识别技术，实现了对集装箱箱号识别、集卡车号识别和船型扫描防撞功能。

本实用新型的技术方案是：一种岸桥下作业辅助系统，包括工控机以及分别与工控机连接的以太网交换机和大车控制系统，所述以太网交换机分别与摄像机、激光扫描仪、监控终端和TOS系统连接，其中：

所述摄像机用于对集装箱及集卡车进行实时视频采集，并将采集的实时视频数据传输给工控机；

所述激光扫描仪用于对小车下方物体轮廓进行实时扫描，并将实时扫描数据传输给工控机；

所述大车控制系统将小车和吊具的运行状态及位置信息数据实时发送给工控机；

所述工控机根据实时获取的数据识别出集装箱箱号、集卡车号以及吊具运行路径的障碍物轮廓，并将集装箱箱号和集卡车号传输给监控终端及TOS系统；同时，在吊具的运动趋势与障碍物轮廓有相撞趋势时向大车控制系统发出控制指令。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：本系统充分结合岸桥作业的实际情况，将摄像机、PLC控制器、小车编码器、起升编码器、工控机、激光、理货作业以及TOS作业系统结合起来，同时利用计算机视觉和模式识别领域的最新技术解决了如下问题：

1)港口码头作业过程中，集装箱号码由人工登记导致集装箱装载效率低；

2)由于人工失误导致集卡车与需要装载的集装箱不匹配；

3)由于桥吊司机视角等原因造成吊具碰撞等事故。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的系统结构示意图；

图2是40尺及以上箱型为一个触发组的示意图；

图3是双20尺箱型为一个触发组的示意图；

图4是单20尺箱型为一个触发组的示意图。

具体实施方式

一种岸桥下作业辅助系统，如图1所示，包括工控机、PLC、以太网交换机、摄像机、激光扫描仪、监控终端、TOS接口等，其中：工控机分别与以太网交换机和PLC连接，以太网交换机分别与摄像机、激光扫描仪、监控终端和TOS系统连接。

工控机通过以太网交换机与摄像机及激光扫描仪实现网络连接，并且工控机还与岸桥的PLC系统及码头的生产管理系统(TOS)相连接，实现与生产实际的结合。工控机为本系统中的数据处理单元，实时获取摄像头图像信息、激光扫描数据信息，负责对摄像机与激光扫描仪的所有数据进行实时处理，识别出集装箱箱号、集卡车号以及吊具运行路径障碍物轮廓图形，并将识别到的集装箱信息、车号信息传输给监控终端及TOS系统(码头作业系统)；同时根据运行路径障碍物图形与实时岸桥数据进行计算得到控制操作指令，通过与PLC接口实现获取和控制命令的下发。

PLC为大车控制系统，可以通过网络、串口、DP等多种连接方式与外部设备进行数据交互，将小车编码器、起升编码器、吊具开闭锁状态等当前岸桥上小车、吊具运行状态与位置信息发送给工控机，并接收工控机的指令实现控制的执行。

摄像头安装于岸桥连系梁及鞍梁上，对集装箱及集卡车进行实时视频采集，在收到工控机发送的抓拍命令后，将实时图片传输给工控机用于识别。其中：

在岸桥的两侧鞍梁上安装了两组共6台摄像机用于拍摄集装箱箱号。在吊具抓取集装箱后运动过程中动态实时抓拍不同面带有箱号信息的图像，抓取的时机选择在吊具处于闭锁状态、起升或下降到距地面高度在6米时进行触发拍摄，工控机根据PLC回传的吊具状态与位置信息判断相应的摄像机进行抓拍，摄像机根据PLC传输来的箱型的不同分为几个不同的触发组，40尺及以上为一个触发组(如图2所示)、双20尺为一个触发组(如图3所示)，单20尺为一个触发组(如图4所示)。

在岸桥两侧的连系梁上和小车司机室下方各安装一个摄像机，在集装箱装卸时控制摄像机采集集卡车车头图像用于集卡车车号的识别。

箱号、车号识别的结果实时发送给TOS系统，并显示到理货室的监控终端；监控终端通过以太网连接工控机实时查看箱号信息，可实现TOS岸边作业的自动确认；同时理货员根据拍摄的图像可以方便检查箱损情况，并核查识别的情况，如出现问题可以及时进行处理。

在小车架最前端安装一个激光扫描仪，扫描面平行于小车运行方向，实时扫描小车下方物体图形，将实时数据通过以太网传输到工控机用于吊具防碰撞，工控机实时接收PLC数据和激光数据，通过多次历史数据迭代积分获取下方船上障碍物轮廓，当小车和吊具的运动趋势与障碍物轮廓有相撞趋势时，控制小车和吊具进行减速及停止功能。

针对障碍物轮廓，系统将建立一个虚拟保护区域，包含两级保护，分别为减速保护和停止保护区域，两个保护区域为动态计算得到，根据从PLC获取到的小车、吊具速度以及加速度信息，动态调整减速防撞距离。

本实用新型的工作原理是：工控机分别与以太网交换机和PLC连接，以太网交换机分别与摄像机、激光、理货室监控终端及TOS系统连接。工控机安装于电气房，三个以太网交换机分别安装于桥吊下方、小车司机室、电气房内，通过光纤进行组网连接。监控终端安装在理货室内，提供给岸边的理货员使用，实时显示箱号识别的状态，且提供给理货员对识别不对的箱号进行修改确认。本系统有三个功能块，分别为箱号识别、车号识别、船型扫描防撞。箱号识别和车号识别是在集装箱装卸船的过程中，通过工控机控制摄像机进行高速拍照，并将实时图像通过以太网传输给工控机，由工控机上运行的箱号识别软件识别出集装箱号后再通过以太网将结果分别传输给TOS作业系统以及理货室监控终端实现信息化统一管理，船型扫描防撞是通过工控机连接激光获取到实时船型数据后通过与PLC连接控制小车和吊具的运动趋势实现防撞功能。