目标检测系统在自动化码头中的应用

 

近年来,自动化集装箱码头因其环保、高效、节能、稳定、标准和经济被越来越多的港口所接受,从新加坡、荷兰、日本、美国、德国、英国、澳大利亚到上海、厦门以及青岛[1],国内外大型港口逐步自动化智能化促进了全球港口集装箱自动化的发展,使港口不再是传统的地域上的综合物流枢纽,更是一个动态化的拉动区域增长的支撑和引擎。

目标检测系统(Target Detection System, 简称TDS)利用3D 激光技术,配合转动马达,对目标物体进行精确扫描,达到目标定位和设备保护的目的。无人自动化码头兴起以来,对轨道式集装箱起重机(以下简称轨道吊)自动化技术研究越来越深入,为满足堆场和无人集卡自动抓放箱要求,对自动化堆场的“眼睛”——自动目标检测系统进行升级改进。其主要利用Sick 激光器的扫描功能,通过多个激光器协同配合,与轨道吊控制器相互配合,完成作业任务。其作业环境主要分为两种,一种是在堆场中进行抓放箱任务,主要是通过在吊具高点对吊具两侧下方的堆场环境进行扫描,判断出下方原有集装箱位置,再通过与控制器交互进行命令交流,确保正常完成堆场任务。第二种是车道抓放箱任务,主要是在车道上方对下方车辆进行激光扫描,当有车辆时,可通过扫描判断是否为空车、集装箱在车板的相对位置和车头方向等,配合车辆引导系统对集卡进行精确引导定位,再进行收提箱操作。

自20 世纪70 年代以来,国内外对视觉识别和图像检测等问题进行不断研究探索[3]Subramanian 联合视觉系统和坐标测量机,将工件位置通过视觉系统测定发送给坐标测量器[4],实现了视觉识别的作业应用。Ballard 提出广义霍尔变换的概念,通过目标检测。对边觉与工业融合,使理论与实践相适应并用科技推动生产进步。

结构原理:在轨道吊的小车架上安装两个转动机构,分别是远端转动机构(司机室侧)和近端转动机构(非电气房侧)。

转动机构和激光器一起安装于小车平台下方,其工作模式分为静待扫描和动态扫描两种。静态扫描时当吊具在高点,将要抓放箱时,对下部环境进行扫描,并将结果反馈给轨道吊控制器,判断是否安全,同时对轨道吊进行位置调整,准备动作;动态扫描时,吊具下降到临近着箱,激光器再对下方环境进行扫描,比对当前位置是否安全,是否已满足着箱外部条件,当条件满足时着箱,不满足需配合吊具姿态调整模块控制微动电机调整,再次扫描着箱。3D 转动机构通过CAN 通信进行转动马达控制,通过以太网与工控机进行信息交互。通过CAN 光转和以太网光转进行光电信号转换完成信息远距离传输。整个系统由两个3D 转动机构组成,分为近端和远端,分别安装在大车中线并距离小车中线1500 mm 的位置上,便于对整个工作环境同时扫描。

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