[发明专利]一种基于卫星定位系统与激光测距的集装箱码垛对位方法

说明书

本发明公开了一种基于卫星定位系统与激光测距的集装箱码垛对位方法，通过安装在吊具上的1个卫星定位天线与1个方位传感器确定集装箱的位置和方位角，通过安装在吊具四边的4个激光测距装置确定当前集装箱与下一层集装箱的位置关系，以卫星定位系统为主，以激光测距装置为辅，实现了集装箱的自动化码垛对位，采用卫星定位系统确定当前吊具上集装箱的坐标和方位角，并移动吊具使其坐标与该垛最底层箱子的坐标误差小于1cm，偏角小于0.05°，然后启用激光测距装置进行校验；根据4个激光测距装置的反馈信号，反复移动吊具使得吊具上的集装箱与该垛集装箱最上面的集装箱对齐，保证集装箱自动堆放系统的持续运行。

技术领域

本发明涉及港口自动化技术，具体涉及一种自动堆放集装箱的对位技术。

背景技术

港口、货场和仓库的自动化和无人化管理不仅能够提高货物周转效率而且能够减少人工成本加强生产安全。其中，集装箱的自动码垛对位是一个不可或缺的环节，但是目前公开的港口对位技术大都是吊具与集装箱之间的对位方法。在吊具与集装箱的对位中，一般将激光雷达或者摄像头等传感器安装在吊具上对下方集装箱进行定位，但是该方法并不适用于集装箱之间的码垛对位。因为在集装箱码垛对位中，吊具上的集装箱会妨碍激光雷达和摄像头的识别。上海洋山港自动化码头采用的集装箱码垛对位技术，是通过安装在吊具其中3个角上的线激光测量设备，对下方集装箱的3个角斜切线进行测量从而实现对下方集装箱的定位。然而该方法只能对下方最顶层集装箱进行定位，易产生累计误差而且线激光测量设备成本较高。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明提出基于卫星定位系统与激光测距的集装箱码垛对位方法，该方法不仅成本较低，而且能够避免产生累计误差。该方法以卫星定位为主，激光测距装置是用于在定位天线接收的卫星信号较少时的应急定位措施。

本发明的技术方案包括以下步骤：

步骤1：在吊具上安装1个卫星定位天线和1个方位传感器用于确定当前集装箱的位置坐标和方位角，在吊具上安装4个激光测距装置用于确定当前集装箱与下层集装箱的相对位置关系；

步骤2：当卫星定位天线接收到卫星信号数量较多，能保证±2cm的定位精度时，启用卫星定位系统进行集装箱码垛对位操作，确保当前集装箱与该垛最底层集装箱的位置坐标误差小于1cm，偏角小于0.05°，然后经过激光测距装置校验后放下集装箱；

步骤3：当卫星定位天线接收到卫星信号数量较少，难以确保定位精度时，启用激光测距装置进行集装箱码垛对位操作，根据向测距值小的激光测距装置方向调整的原则，前后左右反复移动吊具使当前需要堆放的集装箱与该垛最上层集装箱对齐，误差小于3cm；

步骤4：当正在进行集装箱码垛对位操作时，卫星定位系统启用条件较前一次发生变化，则根据上次码垛时采用的对位方式和最底层集装箱码放时所采用的对位方式，判断是否转换当前的码垛对位方法；进一步，一种基于卫星定位系统与激光测距的集装箱码垛对位方法，其特征在于，所述步骤1中装置的安装方法：卫星定位天线安装在吊具几何中心的上方，方位传感器安装在吊具中心线上且靠近定位天线的位置，并调整其处于水平状态，4个激光测距装置分别安装在吊具四边的中间且水平超出对应集装箱尺寸3cm的位置，并使激光发射方向垂直向下；

进一步，一种基于卫星定位系统与激光测距的集装箱码垛对位方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：S1:当卫星定位天线接收到定位卫星数量较多，能保证±2cm定位精度时，启用卫星定位系统，若预放置的垛位为空，直接将集装箱放置在该垛位并记录该集装箱的位置坐标和方位角；

S2:若该垛位已存在集装箱，则移动吊具使得当前集装箱的坐标位置与该垛最底层集装箱的相应坐标误差都小于1cm，偏角小于0.05°，通过激光测距装置进行校验后放下集装箱；