集装箱码头岸桥下的船舶轮廓识别和吊具防撞系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型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，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，本实用新型的优点是：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。
【专利说明】
集装箱码头岸桥下的船舶轮廓识别和吊具防撞系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种集装箱码头岸桥下的船舶轮廓识别和吊具防撞系统。
【背景技术】
[0002]岸边桥式起重机是集装箱码头作业的重要机械，其效率、安全、作业正确性对码头作业有着重要影响。岸边桥式起重机具有吊具钢索长、起升和小车速度快的特点。在船舶上方作业时，由于司机看不清下方情况，可能会出现着箱过快导致箱损，甚至与船上结构发生碰撞造成损失。同时，由于岸边桥式起重机作业时追求效率，司机连续作业，有时会因为人为失误导致集装箱装错位置，由此引发倒箱作业影响效率，甚至导致集装箱发往错误目的地，造成经济、时间损失。同时，由于船舶作业时受到潮汐涨落、缆绳松弛、配重变化等影响，会发生晃动、漂离岸边(离帮)等现象，对作业产生安全影响。
[0003]目前市场上针对堆场内的集装箱堆码轮廓扫描系统，利用激光扫描仪对堆场内码垛的集装箱轮廓进行扫描，建立了堆码集装箱轮廓，可以实现堆场内龙门起重机的防撞和排位识别，防止撞箱或堆码错误的发生，但该系统针对堆场内龙门起重机，不适用于岸边桥式起重机。
[0004]国外的船舶轮廓扫描系统，利用激光扫描仪对船舶轮廓进行扫描，实现防撞功能，但功能较为单一，且成本较高。
【发明内容】
[0005]本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供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，利用激光扫描、自动控制领域的最新技术，结合船舶作业计划，旨在解决以下问题:
[0006](I)防止岸边桥式起重机作业过程中吊具及其吊挂集装箱与船体、船上建筑和货物碰撞；
[0007](2)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；
[0008](3)对船舶晃动、离帮等危险情况进行监测报警。
[0009]本实用新型的技术方案是:一种集装箱码头岸桥下的船舶轮廓识别和吊具防撞系统，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;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。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的优点是:通过对现有的船舶轮廓扫描系统进行改进，应用最新的激光扫描轮廓识别技术，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。具体表现如下:
[0011 ] 1.采用激光扫描仪对船舶轮廓进行完整扫描；
[0012]2.对船舶轮廓进行分析，求得排位分布;结合码头作业系统给出的信息，判断当前作业排位是否正确；
[0013]3.对船舶位置和形状特征持续监测，检测倾斜和离帮。
【附图说明】
[0014]本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
[0015]图1是本实用新型的结构不意图；
[0016]图2是本实用新型的坐标系定义不意图；
[0017]图3为船舶和吊具等的轮廓图。
【具体实施方式】
[0018]—种集装箱码头岸桥下的船舶轮廓识别和吊具防撞系统，如图1所示，包括岸桥(岸边桥式起重机)1、大臂2、小车驾驶室3、吊具4、小车5、鞍梁6、集装箱船体7、船上建筑8、船上集装箱9、岸边10、激光扫描仪11、激光扫描光束12等。
[0019]所述小车5设置在岸桥I的大臂2上，在小车驾驶室3内装有控制器及其所需电源、岸桥PLC控制系统和显示器，所述控制器分别与显示器和岸桥PLC控制系统连接;所述激光扫描仪11安装在小车5前部，并通过数据和电源电缆与小车驾驶室3内的控制器连接，激光扫描仪11接受控制器发出的信号对吊具和船舶轮廓进行扫描，并将扫描数据传送给控制器进行数据处理。
[0020]控制器的功能是实现激光扫描仪的控制和数据采集、船型轮廓的识别和防碰撞运算等功能，并通过与PLC接口实现信息的获取和控制命令的下发。
[0021]PLC为岸桥的核心电气控制设备，负责将小车编码器、起升编码器、吊具的开闭锁状态等信息发送给控制器，并接收控制器的指令实现控制的执行。
[0022]激光扫描仪11对其正下方进行连续扫描，可以获取船上集装箱9的堆码轮廓和集装箱船体7的船型轮廓等扫描数据。扫描数据经过控制器处理后，形成可靠的船型轮廓信息，如图3所示。激光扫描仪包括但不限于二维激光扫描仪/激光雷达和三维激光扫描仪/激光雷达。
[0023]由于轮船位置和轮廓不会突变，因此利用历史信息对激光盲区进行补全，并能检测轮船晃动。
[0024]对船上结构的上平面(如集装箱顶面、船舱顶面)进行直线拟合，可得直线斜率，对斜率求正切可以求出其倾斜角度，如果角度过大(大于用户指定的安全范围)，则进行声光报警。
[0025]对船上结构的角点，特别是船两侧边沿进行水平位置跟踪，可以求出当前船舶中心到岸边距离。当距离发生明显变化(例如偏离了 100cm，具体值可以配置设定)，说明发生离帮情形，即进行声光报警。
[0026]报警提示动作包括但不限于声光报警，也可通过文字提示、震动、减速停车、网络报警等方式。
[0027]本实用新型的工作原理是:系统包括核心器件为控制器、激光扫描仪，及显示器、电源适配器、交换机、线缆等附件。系统硬件核心设备是激光扫描仪和控制器，其与PLC、小车编码器、起升编码器、指示灯和控制开关等设备共同实现防碰撞控制。
[0028]该系统利用长距离激光扫描仪，通过扫描岸桥鞍梁和大臂前端横梁，建立固定坐标系;结合岸桥PLC控制系统提供的编码器信息和激光扫描轮廓，对船舶轮廓进行扫描识别和历史信息补全；同时利用船舶排位对称和船舶宽度、舱深度等信息，构建船舶箱位图，可与箱号识别系统和码头作业系统交互，实现作业指令的自动下发和校核。
【主权项】
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:所述激光扫描仪为二维激光扫描仪、二维激光雷达、三维激光扫描仪或三维激光雷达。4.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。
【文档编号】B66C15/06GK205687425SQ201620527365
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月2日 公开号201620527365.4, CN 201620527365, CN 205687425 U, CN 205687425U, CN-U-205687425, CN201620527365, CN201620527365.4, CN205687425 U, CN205687425U
【发明人】孟朝辉, 孙超, 刘旭, 臧雪聪, 陈福兴
【申请人】北京国泰星云科技有限公司