[发明专利]一种集装箱堆场装卸作业防碰箱系统

说明书

本发明公开了一种集装箱堆场装卸作业防碰箱系统，包括安装在起重机小车上的系统控制器、以垂直扫描方式安装在起重机小车前后位置上的前置激光扫描仪和后置激光扫描仪；所述系统控制器通过以太网与所述激光扫描仪通讯，并通过工业控制总线与起重机控制系统通讯。本系统能够解决吊具及作业箱对小车前进方向上的箱垛轮廓的遮挡问题，以及当前贝位内较高的邻近箱垛对目标箱位轮廓的遮挡问题，确保了碰箱险情检测的有效性和完整性，对小车司机的正常吊运作业不需要进行限制，能够在不影响作业效率的情况下保证作业安全。

技术领域

本发明涉及一种集装箱堆场装卸作业防碰箱系统，主要用于起重机设备在集装箱堆场内执行集装箱吊运作业的过程中对碰箱险情进行检测和防护，确保作业安全。

背景技术

(一)二维激光扫描仪

二维激光光电扫描仪通过内部的旋转机构在一个扫描平面上对周边环境进行激光扫描测距，测距方式是“飞行时间测量”：

1、在当前的测量方向上发射圆形光斑的激光脉冲；

2、对从被测目标表面反射回来的激光脉冲进行接收；

3、对激光脉冲从发射到被接收的时间进行测量，通过“时间-距离转换”得到当前测量方向角上被测目标的距离；

4、通过旋转机构在一个平面(激光扫描平面)上连续改变测量方向角，实现对周边环境在此平面上的截面轮廓的测量，以极坐标表示方式给出测量数据，并可以进一步转换为扫描仪设备坐标系下的二维直角坐标表示。

基于上述技术的二维激光扫描仪(以下简称激光扫描仪)能够在全天候条件下有效工作，获取精确的距离和二维形状数据，是实现大型机械设备自动化安全作业的重要传感器。

(二)作业设备及集装箱堆场布局

本发明的基本应用场合为目前最为普遍的、采用贯通式车道门式起重机的20呎/40呎集装箱装卸作业码头，各作业要素说明如下：

1、集装箱：为长方体形状的金属箱体，在上下底面四角立柱上开有“锁孔”，用于吊装和在平板上固定。集装箱具有不同的“箱型”，本发明涉及的箱型包括20呎箱、40呎箱(普通箱和高箱)和45呎箱，各箱型的长宽高为国际标准，其中箱宽完全相同，长度和高度各不相同；

2、门式起重机：为框架结构的起重机，由司机操作，结构要素包括：

1)大车：由两套“门腿”和一对架设在门腿上的横梁组成，门腿上安装有轮对，作业时沿垂直于横梁的方向在地面行走，称为“大车”：

2)小车：在横梁上铺设有钢轨，架设了一个轮轨行走机构，可以沿横梁方向行走，称为“小车”；

3)吊具：在小车上通过钢丝绳吊装了一个“吊具”，可以通过收放钢丝绳实现升降，吊具主梁具有两对可伸缩的水平“吊臂”，吊臂底面两端带有可旋转的“锁销”，锁销插入集装箱锁孔并旋转后可实现与集装箱的紧固连接，吊具按需要装卸的集装箱的箱型伸缩吊臂，使锁销与集装箱的上表面锁孔对准，实现对集装箱的吊运；

4)司机室：小车下方悬挂了一个“司机室”，起重机司机在司机室内面向吊具方向操作起重机的大车和小车行走，以及吊具的升降、吊臂伸缩和锁销旋转，实现集装箱的吊运作业；

3、堆场：集装箱码放区，按矩形网格整齐排列，网格的行方向为左右方向，列方向为前后方向；每格内堆放一组长宽相同、上下严格对齐的集装箱箱垛；每行网格内的集装箱沿左右方向对齐，每列网格内的集装箱箱长相同，并沿前后方向对齐；

4、贝位：陆地地面的集装箱码放区内的一列集装箱箱垛称为一个贝位，执行集装箱吊运作业时，大车首先与作业箱所在的贝位对齐，然后小车在一个贝位内前后移动，使吊具到达作业箱的目标位置。

(三)作业流程