輪胎吊行走定位糾偏及集卡對位防吊起系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型輪胎吊行走定位糾偏及集卡對位防吊起系統(tǒng)通過在輪胎吊兩側(cè)兩個(gè)立柱之間下方側(cè)面中央略高于集裝箱卡車拖車板且低于一個(gè)箱高處各安裝一個(gè)激光掃描儀，檢測集裝箱堆場上集裝箱側(cè)面和集裝箱之間縫隙，實(shí)現(xiàn)輪胎吊行走定位、在堆場內(nèi)箱位位置定位、自動(dòng)糾偏、防撞警報(bào)、集卡對位防吊起。本實(shí)用新型包含包含激光掃描儀、集裝箱、計(jì)算機(jī)、警報(bào)器、箱位管理顯示器、顯示屏、防雨罩和起重機(jī)PLC。激光掃描儀分別安裝在輪胎吊兩側(cè)兩個(gè)立柱之間下方側(cè)面中央朝內(nèi)，激光掃描儀所處高度應(yīng)略高于集裝箱卡車拖車板且低于一個(gè)箱高。以堆場上集裝箱側(cè)面和集裝箱之間的縫隙作為參考。計(jì)算機(jī)安裝在電氣室。警報(bào)器安裝在輪胎吊駕駛室內(nèi)。顯示屏安裝在輪胎吊兩側(cè)，處于與集卡駕駛室司機(jī)視線同一高度。
【專利說明】輪胎吊行走定位糾偏及集卡對位防吊起系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及用于集裝箱裝卸作業(yè)中集裝箱吊運(yùn)，輪胎吊的定位、行走糾偏，集裝箱卡車對位及防吊起，尤其適合輪胎吊吊運(yùn)集裝箱裝卸作業(yè)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，場地集裝箱輪胎吊行走糾偏和防撞的檢測手段包括GPS定位自動(dòng)糾偏法，單點(diǎn)激光測距儀結(jié)合反射板自動(dòng)糾偏法，圖像處理糾偏，人工糾偏，但這些方法都各有缺點(diǎn)。CPS定位容易受到人為篡改數(shù)據(jù)導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò)且需定期校正。單點(diǎn)激光測距儀結(jié)合反射板自動(dòng)糾偏法，則需要在一旁安裝長反射板，并不實(shí)用。圖像處理糾偏容易受天氣光線影響，穩(wěn)定性不夠。輪胎吊司機(jī)調(diào)整車輪行走方向，即人工糾偏，這種方法精度低，容易造成司機(jī)疲勞。如今有GPS自動(dòng)糾偏法，單點(diǎn)激光測距儀結(jié)合反射板自動(dòng)糾偏法。至于集裝箱卡車與輪胎吊吊具的對位依賴司機(jī)人工目測，當(dāng)?shù)蹙呦陆到咏b箱時(shí)，司機(jī)根據(jù)目測吊具與集裝箱的位置反復(fù)移動(dòng)集卡。此類方法降低裝卸速度。當(dāng)輪胎吊吊起吊集卡平板車上的集裝箱時(shí)，集卡平板車鎖頭并未完全解鎖，會(huì)連帶將集卡平板車和集卡車頭吊起，造成安全事故。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型通過在輪胎吊兩側(cè)兩個(gè)立柱之間下方側(cè)面中央略高于集裝箱卡車拖車板且低于一個(gè)箱高處各安裝一個(gè)激光掃描儀，檢測集裝箱堆場上集裝箱側(cè)面和集裝箱之間的縫隙，實(shí)現(xiàn)輪胎吊行走定位、在堆場內(nèi)箱位位置定位、自動(dòng)糾偏、防撞警報(bào)、集卡對位防吊起。
[0004]本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:激光掃描儀、集裝箱、計(jì)算機(jī)、警報(bào)器、箱位管理顯示器(即駕駛室管理系統(tǒng)界面終端)，顯示屏，輪胎吊PLC，防雨罩。激光掃描儀分別安裝在輪胎吊兩側(cè)兩個(gè)立柱之間下方側(cè)面中央朝內(nèi)，激光掃描儀所處高度應(yīng)略高于集裝箱卡車拖車板且低于一個(gè)箱高。激光掃描儀安裝在防雨罩內(nèi)。以堆場上集裝箱側(cè)面和集裝箱之間的縫隙作為參考。計(jì)算機(jī)安裝在電氣室。警報(bào)器安裝在輪胎吊駕駛室內(nèi)。顯示屏安裝在輪胎吊兩側(cè)，處于與集卡駕駛室司機(jī)視線同一高度。激光掃描儀、警報(bào)器、箱位管理顯示器、顯示屏均與計(jì)算機(jī)相連。計(jì)算機(jī)與輪胎吊PLC相連，參與輪胎吊行走控制。
[0005]值得注意，激光掃描儀的安裝位置角度不同，都會(huì)有不同的技術(shù)效果，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度、參考點(diǎn)的選取和設(shè)定等技術(shù)參數(shù)不同，最終實(shí)現(xiàn)的功能不同。
[0006]在輪胎吊行進(jìn)過程中，兩個(gè)激光掃描儀同時(shí)對集裝箱堆場上集裝箱側(cè)面和集裝箱之間縫隙掃描測距，以堆場上堆放的集裝箱位置和縫隙作為參考。若輪胎吊偏離行車車道，激光掃描儀所測的集裝箱堆場上集裝箱側(cè)面到激光掃描儀的距離會(huì)變大或變小，計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)，可預(yù)判輪胎吊在預(yù)見范圍內(nèi)若不糾偏繼續(xù)行走的偏離距離。計(jì)算機(jī)發(fā)出糾偏信號給輪胎吊PLC，參與輪胎吊行走控制，把偏離距離控制在可容忍范圍內(nèi)。
[0007]當(dāng)輪胎吊到達(dá)所工作集裝箱列附近時(shí)，兩個(gè)激光掃描儀同時(shí)對工作集裝箱列的集裝箱側(cè)面和集裝箱與集裝箱之間縫隙掃描測距。若相鄰集裝箱有空缺(即沒有縫隙)，則以工作集裝箱列左或右面為參考。因激光掃描儀分別安裝在輪胎吊兩側(cè)兩個(gè)立柱之間下方側(cè)面中央，以掃描儀掃描范圍中央線為基準(zhǔn)線，與輪胎吊所工作集裝箱列的集裝箱中間對齊，即可實(shí)現(xiàn)輪胎吊與工作集裝箱列對準(zhǔn)。
[0008]當(dāng)輪胎吊到達(dá)工作集裝箱列，司機(jī)通過箱位管理顯示器得知當(dāng)前所在貝位數(shù)，按下確定鍵，計(jì)算機(jī)記憶當(dāng)前貝位?；蛲ㄟ^吊具開閉鎖信號確認(rèn)提供當(dāng)前所在貝位數(shù)，可免去司機(jī)人工確認(rèn)。以當(dāng)前貝位數(shù)據(jù)即作為原點(diǎn)，當(dāng)輪胎吊繼續(xù)往前或往后運(yùn)動(dòng)時(shí)，計(jì)算機(jī)結(jié)合激光掃描儀的檢測數(shù)據(jù)和輪胎吊編碼器所提供的行走距離信息，即可知道輪胎吊行進(jìn)方向和距離，推算出輪胎吊在行進(jìn)過程中的貝位數(shù)和下一個(gè)停車貝位數(shù)，獲取輪胎吊在堆場內(nèi)的定位。該工作方法可取代GPS定位糾偏。
[0009]當(dāng)重載集卡進(jìn)入車道，激光掃描儀可以檢測到集卡上的集裝箱，計(jì)算機(jī)分析激光掃描儀的測量數(shù)據(jù)，與計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的吊具基準(zhǔn)起吊位置信息進(jìn)行比較，判定集卡位置，同時(shí)把集卡向前、向后或停的信息和集卡上集裝箱偏離輪胎吊吊具起吊點(diǎn)距離顯示在顯示屏上。
[0010]輪胎吊吊起集卡上集裝箱，若集卡平板車上的鎖頭未完全旋轉(zhuǎn)打開，仍勾住集裝箱鎖孔，平板車會(huì)被集裝箱帶起。因掃描儀的安裝高度僅略高于集卡平板車，所以當(dāng)平板車被帶起時(shí)，掃描儀可以及時(shí)檢測到集裝箱下面有物體，計(jì)算機(jī)即可發(fā)出警報(bào)信號給警報(bào)器，并發(fā)出停止起吊信號給輪胎吊PLC。
[0011]為了得到更精確的位置和實(shí)現(xiàn)輪胎吊定位和糾偏，可以額外在輪胎吊上安裝GPS，作為本實(shí)用新型定位糾偏功能的輔助。
[0012]由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:實(shí)現(xiàn)輪胎吊行走定位，自動(dòng)糾偏，消除安全隱患，輔助集卡司機(jī)對位，減輕司機(jī)疲勞，有效提高場地集裝箱輪胎吊的吊運(yùn)集裝箱裝卸效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖1輪胎吊行走定位糾偏及集卡對位防吊起原理示意圖
[0014]附圖2輪胎吊行走定位糾偏及集卡對位防吊起安裝俯視圖
[0015]附圖3集卡對位防吊起示意圖
[0016]附圖4激光掃描儀掃描情況示意圖(輪胎吊正常行走)
[0017]附圖5圖4的幾何坐標(biāo)圖
[0018]附圖6激光掃描儀掃描情況示意圖(輪胎吊偏離軌道)
[0019]附圖7圖6的幾何坐標(biāo)圖
[0020]附圖中主要部件的符號說明:
[0021](I)計(jì)算機(jī)(7)激光掃描線
[0022](2)激光掃描儀(防雨罩內(nèi))(8)集裝箱
[0023](3)箱位管理顯示器(9)輪胎吊
[0024](4)警報(bào)器(10)小車
[0025](5)輪胎吊 PLC(11)吊具
[0026](6)顯示屏(12)集裝箱卡車

【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1所示，激光掃描儀(2)、箱位管理顯示器(3)、警報(bào)器(4)、輪胎吊PLC(5)、顯示屏(6)均和計(jì)算機(jī)(I)相連。警報(bào)器(4)可通過聲音或者聲光結(jié)合或其他方式對輪胎吊司機(jī)進(jìn)行警報(bào)。
[0028]如圖2所示，在輪胎吊(9)行進(jìn)過程中，兩個(gè)激光掃描儀(2)同時(shí)對集裝箱堆場上集裝箱(8)側(cè)面和集裝箱(8)與集裝箱(8)之間縫隙掃描測距，以堆場上堆放的集裝箱(8)位置和縫隙作為參考。若輪胎吊(9)偏離行車車道，激光掃描儀(2)所測的集裝箱堆場上集裝箱⑶側(cè)面到激光掃描儀(2)的距離會(huì)變大或變小，計(jì)算機(jī)(I)分析數(shù)據(jù)，可預(yù)判輪胎吊(9)在預(yù)見范圍內(nèi)若不糾偏繼續(xù)行走的偏離距離。計(jì)算機(jī)(I)發(fā)出糾偏信號給輪胎吊PLC (5)，參與輪胎吊(9)行走控制，把偏離距離控制在可容忍范圍內(nèi)。
[0029]當(dāng)輪胎吊(9)到達(dá)所工作集裝箱列附近時(shí)，兩個(gè)激光掃描儀(2)同時(shí)對工作集裝箱列的集裝箱⑶側(cè)面和集裝箱⑶與集裝箱⑶之間縫隙掃描測距。若相鄰集裝箱(8)有空缺(即沒有縫隙)，則以工作集裝箱列左或右面為參考。因激光掃描儀(2)分別安裝在輪胎吊(9)兩側(cè)兩個(gè)立柱之間下方側(cè)面中央，以掃描儀掃描范圍中央線為基準(zhǔn)線，對比集裝箱⑶寬度，與輪胎吊(9)所工作集裝箱列的集裝箱⑶中間對齊，即可實(shí)現(xiàn)輪胎吊(9)與工作集裝箱列對準(zhǔn)。
[0030]當(dāng)輪胎吊(9)到達(dá)工作集裝箱列，司機(jī)通過箱位管理顯示器(3)得知當(dāng)前所在貝位數(shù)，按下確定鍵，計(jì)算機(jī)(I)記憶當(dāng)前貝位?；蛲ㄟ^吊具(11)開閉鎖信號確認(rèn)提供當(dāng)前所在貝位數(shù)，可免去司機(jī)人工確認(rèn)。以當(dāng)前貝位數(shù)即作為原點(diǎn)，當(dāng)輪胎吊(9)繼續(xù)往前或往后運(yùn)動(dòng)時(shí)，計(jì)算機(jī)⑴結(jié)合激光掃描儀⑵的檢測數(shù)據(jù)和輪胎吊(9)編碼器所提供的行走距離信息，即可知道輪胎吊(9)行進(jìn)方向和距離，推算出輪胎吊(9)在行進(jìn)過程中的貝位數(shù)和下一個(gè)停車貝位數(shù)，獲取輪胎吊(9)在堆場內(nèi)的定位。
[0031]如圖3所示，當(dāng)重載集裝箱卡車(12)進(jìn)入車道，激光掃描儀(2)可以檢測到集裝箱卡車(12)上的集裝箱，計(jì)算機(jī)⑴分析激光掃描儀(2)的測量數(shù)據(jù)，與計(jì)算機(jī)⑴存儲(chǔ)器內(nèi)的吊具(11)基準(zhǔn)起吊位置信息進(jìn)行比較，判定集裝箱卡車(12)位置，同時(shí)把集裝箱卡車(12)向前、向后或停的信息和集裝箱卡車(12)上集裝箱偏離輪胎吊(9)吊具(11)起吊點(diǎn)距離顯示在顯示屏(6)上。
[0032]輪胎吊(9)吊起集裝箱卡車(12)上集裝箱，若集裝箱卡車(12)平板車上的鎖頭未完全旋轉(zhuǎn)打開，仍勾住集裝箱鎖孔，平板車會(huì)被集裝箱帶起。激光掃描儀(2)可以及時(shí)檢測到集裝箱下面有物體，計(jì)算機(jī)(I)即可發(fā)出警報(bào)信號給警報(bào)器(4)，并發(fā)出停止起吊信號給輪胎吊PLC (5)。
[0033]圖4和圖5顯示輪胎吊(9)正常行駛過程的數(shù)據(jù)分析方法。圖4是激光掃描儀
(2)的掃描情況示意圖，圖5是圖4所述情況的相應(yīng)幾何坐標(biāo)圖。
[0034]圖4中O’是激光掃描儀(2)掃描范圍的中間線與堆場內(nèi)集裝箱(8)的交點(diǎn)。圖5中O點(diǎn)(即坐標(biāo)原點(diǎn))與圖4中激光掃描儀(2)對應(yīng)。以00’為中軸，向正負(fù)方向取α、β作為分析角度。Α，Α’，B, B’為激光掃描儀(2)掃描線與堆場集裝箱(8)的交點(diǎn)。若所選取的分析角度恰好檢測到堆場集裝箱(8)之間的縫隙，如Α’點(diǎn)，為了簡化分析，可舍棄分析角α。當(dāng)輪胎吊(9)正常行駛，無偏離軌道的情況下，b = b’。
[0035]以上分析應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，考慮結(jié)合誤差分析、選取多個(gè)分析角度、取平均值等方法。
[0036]圖6和圖7顯示輪胎吊(9)偏離軌道行駛過程的數(shù)據(jù)分析方法。圖6是激光掃描儀⑵的掃描情況示意圖，圖7是圖6所述情況的相應(yīng)幾何坐標(biāo)圖。
[0037]B是激光掃描儀⑵掃描范圍的中間線與堆場內(nèi)集裝箱⑶的交點(diǎn)。圖7中O點(diǎn)(即坐標(biāo)原點(diǎn))與圖6中激光掃描儀(2)對應(yīng)。β是輪胎吊(9)偏移角。以O(shè)B為中軸，向正負(fù)方向取α作為分析角度。Α，Α’為激光掃描儀(2)掃描線與堆場集裝箱(8)的交點(diǎn)。若所選取的分析角度恰好檢測到堆場集裝箱(8)之間的縫隙(圖中未示出)，為了簡化分析，可舍棄該分析角，重新選取。根據(jù)圖7，結(jié)合相關(guān)幾何知識，可知:
OO'OO'
[0038]cos(a + /?) =- cos(a - β)=-
α?
[0039]a cos ( a + β ) = a' cos ( a - β )
[0040]tan =————可得 β

(a + a')tana
[0041]輪胎吊(9)偏移角β求出，即可預(yù)判輪胎吊(9)在預(yù)見范圍內(nèi)若不糾偏繼續(xù)行走的偏離距離:
[0042]偏離距離=行駛距離Xsin3
[0043]以上分析應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，考慮結(jié)合誤差分析、選取多個(gè)分析角度、取平均值等方法。
[0044]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型，而并非作為對本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.輪胎吊行走定位糾偏及集卡對位防吊起系統(tǒng)，激光掃描儀、警報(bào)器、箱位管理顯示器、顯示屏、輪胎吊PLC均與計(jì)算機(jī)相連，所述激光掃描儀安裝在防雨罩內(nèi)，其特征在于:以堆場和集卡上的集裝箱為參考，所述激光掃描儀同時(shí)對堆場上所述集裝箱側(cè)面和所述集裝箱之間縫隙以及集卡上的集裝箱掃描測距，所述計(jì)算機(jī)分析所得測量數(shù)據(jù)，發(fā)送信號給所述輪胎吊PLC和所述顯示屏。
2.如權(quán)利要求1所述的輪胎吊行走定位糾偏及集卡對位防吊起系統(tǒng)，其特征在于:所述激光掃描儀分別安裝在輪胎吊兩側(cè)兩個(gè)立柱之間下方側(cè)面中央朝內(nèi)，所處高度應(yīng)略高于集裝箱卡車拖車板且低于一個(gè)箱高；所述計(jì)算機(jī)安裝在電氣室，所述警報(bào)器安裝在輪胎吊駕駛室內(nèi)，所述顯示屏安裝在輪胎吊兩側(cè)，處于與集卡駕駛室司機(jī)視線同一高度。
【文檔編號】B66C13/46GK203976241SQ201420312848
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】陸榮國, 周艷華, 劉濤, 孫金余, 張慶明, 馬楚鴻, 黃愛平, 陸明路, 王辰 申請人:上海海鐳激光科技有限公司