[发明专利]岸壁移机式装船机自动进舱辅助检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能港口散货码头装船设备，尤其涉及一种岸壁移机式装船机自动进舱辅助检测装置及其检测方法。

背景技术

如今，越来越多的港口正在从载人机械化港口转向无人智能港口。许多工程师和研究员目前正在开发智能控制系统来实现港口机械的自动化，数字摄像头则成为广泛使用的图像传感器。对于一个快速而又正确的图像识别而言，一个标准化的标记图像应该先被固定在控制目标上。通过标记的辅助，我们可以运用视觉系统计算出目标的三维坐标。例如，将一个带有六个反射圈的八边形板安装在起重机上，然后摄像头就可以跟踪八边形板并且计算出起重机的实时位置。

这种基于摄像头的方法适用于机器本身。但是，对于散货码头机械的自动控制而言，这种方法是受限制的。这是因为不容易或者说不可能为散货码头机械，干散货和散货船安装标准标记图像。散货码头经常是非常脏的，所以摄像机和标准标记图像的污染或降低数字视频摄像机视觉系统的可靠性。同时船舶和散货也不可能安装任何标准化的标记图像。

因此，一些其他的的工程师和研究人员开始寻找一种新的方法来实现目标位置定位和检测。一些使用频率调制的连续波（FMCW）雷达来检测目标到雷达之间的距离。但是，FMCW雷达的精度不能满足自动化装船机的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供了一种岸壁移机式装船机自动进舱辅助检测装置及其检测方法，能够实时扫描船舱，检测进舱过程中岸壁移机式装船机的大臂与船舱边缘之间的安全距离、最小角度以及溜筒在船舱内的合适位置，为自动化装船做好准备。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种岸壁移机式装船机自动进舱辅助检测装置，设置在岸壁移机式装船机上，该岸壁移机式装船机包含大车；一端与大车连接的大臂，该大臂另一端设有溜筒及溜筒维修平台，所述溜筒维修平台为方形；分别与大车、大臂连接的编码器，其分别控制大车、大臂的运动；所述自动进舱辅助检测装置包含依次连接的激光雷达阵列、雷达运动机构、工控机；

所述雷达运动机构包含伺服电机和与伺服电机连接的激光雷达控制系统，所述伺服电机与激光雷达阵列连接，所述激光雷达控制系统分别与激光雷达阵列、工控机连接。

所述激光雷达阵列包含多台激光雷达，各所述激光雷达分别设置在岸壁移机式装船机的方形溜筒维修平台的四个角上；所述雷达运动机构带动各激光雷达进行多角度的扫描。

所述激光雷达控制系统包含电源和依次连接的伺服电机驱动器、通讯模块、交换机；

所述电源分别与激光雷达阵列、工控机连接；

所述伺服电机驱动器通过伺服控制信号线与伺服电机连接；所述交换机与工控机连接，该所述交换机通过雷达通信信号线与激光雷达阵列连接。

所述伺服控制信号线、雷达通信信号线为光纤。

岸壁移机式装船机自动进舱辅助检测方法，用于上述的岸壁移机式装船机自动进舱辅助检测装置，包含以下步骤：

步骤1，岸壁移机式装船机的大车根据编码器的设置值运行到其指定船舱的中心位置上方；

步骤2，岸壁移机式装船机的大臂下降，自动进舱辅助检测装置的各激光雷达进行扫描，获取船舱边缘及船舱内部的点云数据；大臂降至与水平面夹角为37°时进行伸缩，以保证设置在大臂前端的溜筒位于船舱中心点周围6m*6m的安全范围内；

步骤3，在自动进舱辅助检测装置的工控机内设置大臂下方的误差基准面，对各激光雷达扫描的点云数据滤去误差基准面以上的点，以排除各激光雷达扫描到大臂本身对数据产生误差；

步骤4，根据扫描的点云数据判断船舱内有无货物，如果船舱内没有货物，设置舱底为安全进舱计算基准，如果船舱内有货物，则以货物的最高点坐标(x3,y3)为安全进舱计算基准；

步骤5，工控机对激光雷达扫描的点的坐标进行坐标系转换，得到大臂前端点坐标(x1,y1)，陆侧船舱边缘端点坐标(x2,y2)；通过公式                                                计算岸壁移机式装船机的大臂与船舱边缘发生干涉的临界俯仰角度，其中b为大臂的当前总长度，为大臂当前俯仰角度，公式右端分子上的2000代表大臂俯仰所留的安全余量为2000mm；