[发明专利]散货自动化装船检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及散货码头装船过程中自动化检测装置和方法，检测装船系统和船之间的位置关系及物料添加情况，为自动化装船系统提供检测数据。

背景技术

干散货码头由于装卸的货物具有不同特性，另外船舶的类型也较多，再加上散货粉尘的影响使作业环境比较恶劣，对检测设备和技术有较苛刻的要求，因此目前散货装船系统自动化程度较低，基本上靠人工现场操作。而采用现场人工操作一方面由于散货码头恶劣的工作条件(高温，高粉尘，高噪声等)会危害现场工作人员的身心健康，另一方面由于恶劣的工作条件和长时间的货物装载，极易引起工人疲劳，造成装船过程中的事故。此外由于人工装船，操作过程中会不规范不科学，如为避免碰撞，将溜筒悬于船舱之上，造成粉尘飞扬和货物损失。由于泊位是码头稀缺资源，因此散货码头装船过程成为制约散货物流的瓶颈之一，迫切需要自动化装船系统，而该系统中的检测装置及方法是其核心的关键技术，需要它确定装船系统和船舱的位置关系和加料情况。

目前三维检测技术可分为基于视觉的和基于测距原理的。基于视觉的三维检测系统需要采用双目系统或结构光加单目系统，双目视觉系统需要对双目图像进行匹配，算法复杂，并且测量的尺寸与两个摄像系统间距离成比例关系，大尺度测量需要两摄像系统距离较大，因此目前研究中很少用在大尺度的实时三维测量上。结构光加单目系统一般被研究用于精细近距离测量上，对于散货大尺度测量，激光打到远距离低反射率的散货上成像差，另外图像处理算法复杂，因此不适于此环境应用。

采用测距原理，受传感器物理特性影响，每次仅能进行单点或二维测量，进行三维测量一般采用二维测距仪加转动设备。目前研究三维测量系统集中于对被测物的三维重建，注重精度消除测量仪器误差，测量时间长，同时测量系统在测量过程中位置不变。而散货装船过程中，需要对船型进行快速测量，并且测量系统要随装船设备移动，并且散货装船环境处于高粉尘，高振动的环境中，因此需要可靠快速的检测装置及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题第一方面在于，提供在于提供一种散货自动化装船检测装置。

本发明所要解决的技术问题第二方面在于，提供一种散货自动化装船检测装置的实现方法。

一种散货自动化装船检测装置，其特征在于，包括扫描仪及其运动控制系统，所述的运动控制系统包含两个自由度，由垂直轴驱动和水平轴驱动两部分组成，可使扫描仪分别绕垂直相交的两轴转动。

其中，扫描仪直接与水平轴驱动连接，水平轴驱动又与垂直轴驱动连接。

水平轴驱动由驱动电机通过蜗轮减速器实现转动控制，可实现≥±90°内任意角度转动。

垂直轴驱动由驱动电机通过蜗轮减速器实现转动控制，可实现接近±180°内任意角度转动。

垂直轴驱动部分具有安装接口，可使整套系统安装在装船机的合适位置。

在水平轴驱动和垂直轴驱动上装有绝对值编码器，以保证转角精度。

在水平轴驱动和垂直轴驱动上还设有限位开关，以防止超程和机构发生干涉、绕线等。

将所述的装置安装于散货装船机的伸缩机构上，使其能够移动到船舱上方，对船舱和物料进行检测，优选地，安装于固定臂的前端如附图2。

一种散货自动化装船检测装置检测溜筒位置的方法，包括如下步骤：

1)将安装于固定臂上的检测装置旋转至待检测的船舱上方，假设固定臂长度为L，固定臂旋转轴到船边距离W，检测装置距固定臂中心d，固定臂旋转角度为θ(固定臂0度角平行于岸边)，船型宽为W_s，舱宽为W_h，使检测装置旋转至待检测的船舱上方，使固定臂转角满足：

W+(W_s-W_h)/2<|Lsinθ+dcosθ|<W+(W_s+W_h)/2

2)根据固定臂转角确定旋转装置转角使扫描仪扫描平面与岸沿直线垂直，由于船停泊时，船与岸沿平行，船舱长度方向与岸沿平行，此时的扫描面为船舱横截面；

3)取扫描数据，对数据进行预处理，取船舱范围内的扫描数据点，具体可根据扫描点到船边沿距离分别为|Lsinθ+dcosθ|-W和W_s+W|Lsinθ+dcosθ|来确定；