[发明专利]集装箱码头桥吊下集卡的对位及安全控制系统和方法

权利要求书

1.一种集装箱码头桥吊下集卡的对位及安全控制系统，其特征在于：包括系统运算控制器以及分别与系统运算控制器连接的转动云台、激光扫描仪和LED显示屏，所述激光扫描仪设置在转动云台上；所述系统运算控制器与桥吊的PLC系统连接。

2.根据权利要求1所述的集装箱码头桥吊下集卡的对位及安全控制系统，其特征在于：所述LED显示屏为4个，分别设置在桥吊的四个腿部位置。

3.根据权利要求1所述的集装箱码头桥吊下集卡的对位及安全控制系统，其特征在于：所述转动云台安装在桥吊的第二横梁上。

4.根据权利要求1所述的集装箱码头桥吊下集卡的对位及安全控制系统，其特征在于：所述系统运算控制器安装在桥吊的第二横梁上。

5.一种集装箱码头桥吊下集卡的对位及安全控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、桥吊的PLC系统将装卸车作业类型、作业集装箱尺寸、停放在集卡上的位置、集卡的驶入方向、以及待扫描的车道号发送给系统运算控制器，系统运算控制器根据车道号输出相应的IO控制信号令转动云台转动使激光扫描仪面向待扫描的车道；同时，系统运算控制器输出相应的车道号显示在LED显示屏上；

步骤二、激光扫描仪沿平行于集装箱车道中心线对集卡车架或者车架上的集装箱进行二维扫描测距，得到一个极坐标的点集数组ScanDistance[]，并将该数组发送到系统运算控制器；

步骤三、将点集数组ScanDistance[]转换到以吊具中心的大地垂线为Y轴，车道地面为X轴的平面坐标系下的点集ProfilePoint[]：

ProfilePoint[i].X=ScanDistance[i]*cos(angle[i])+deltX0

ProfilePoint[i].Y=LaserHeigh –

ScanDistance[i]*sin(angle[i])*cos(a0)

其中：ProfilePoint[i] .X为转换后的第i个轮廓点的X坐标，ProfilePoint[i].Y为转换后的第i个轮廓点的Y坐标，LaserHeigh为激光扫描仪安装的高度，ScanDistance[i]为激光扫描仪提取的第i个点的测距距离，angle[i]为第i条测距光线与水平面的夹角，deltX0是激光扫描仪中心对水平车道线的投影与吊具中心投影的初始偏差参数，a0为激光扫描仪扫描面与地面垂线的夹角；

步骤四、对转换后的点集ProfilePoint[]进行轮廓识别：

（1）集装箱的轮廓：将平行于地面的、高度大于3米的连续点识别为集装箱的轮廓，各连续点连线形成的线段长度为集装箱的长度，取各点的X坐标的中值作为集装箱的中心坐标，记为ContainerCenter.X；

（2）拖架的轮廓：将平行于地面的、高度在1米－1.7米范围内的间断点集识别为拖架的轮廓，根据拖架轮廓得到拖架前后端、拖架的长度，并进一步得到拖架尾点的X坐标ChassisTail.X、前20尺箱中心偏差Dev20Front、后20尺箱中心偏差Dev20Back、40尺箱中心偏差Dev40、45尺箱中心偏差Dev45；

步骤五、根据作业类型计算对位偏离值WorkingPoint.X：

（1）对于卸箱作业， WorkingPoint.X＝ContainerCenter.X；

（2）对于装车作业：

1）若装20尺箱到拖架的前端，则WorkingPoint.X＝ ChassisTail.X+Dev20Front；

2）若装20尺箱到拖架的后端，则WorkingPoint.X＝ ChassisTail.X+Dev20Back；

3）若装40尺箱，则WorkingPoint.X＝ ChassisTail.X+Dev40；

4）若装45尺箱，则WorkingPoint.X＝ ChassisTail.X+Dev45；

步骤六、判断对位偏离值WorkingPoint.X是否在设定的误差范围S_设内，并将判别结果发送到LED显示屏，通过显示屏进行显示：

（1）当WorkingPoint.X>S_设时，系统运算控制器输出信号，LED屏显示提示“向后｜WorkingPoint.X｜米”；

（2）当WorkingPoint.X <-S_设时，系统运算控制器输出信号，LED屏显示提示“向前｜WorkingPoint.X｜米”；

（3）当｜WorkingPoint.X｜<=S_设时，LED屏显示“已对位准确”；

步骤七、系统运算控制器将对位偏离值WorkingPoint.X实时向PLC系统发送，当｜WorkingPoint.X｜>S_设时，PLC系统实时检测吊具的高度，当吊具高度低于设定的危险高度时，PLC系统发出控制信号给吊具的起升装置，使吊具起升或禁止吊具下放，同时PLC系统将提示信息发送给触摸屏。