CN110143524A - 一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统，包括轨道小车以及固定连接在轨道小车底端中部的吊具，还包括第一目标识别装置、第二目标识别装置以及标定装置，所述第一目标识别装置安装于所述轨道小车底部的一侧，所述轨道小车底部的另一侧固定安装有所述第二目标识别装置，所述第一目标识别装置与第二目标识别装置信号连接，且在所述轨道小车的下表面还固定安装有所述标定装置，本发明通过第一目标识别装置和第二目标识别装置以及吊具检测装置的标定，能快捷精准的抓取目标集装箱，进而极大程度地提高集装箱自动吊装作业效率，同时也缓解工作者的工作压力降低劳动强度。

Description

一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统

技术领域

本发明涉及一种集装箱自动着箱技术领域，具体涉及一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统。

背景技术

随着我国经济的可持续发展，港口集装箱装箱业务迅速增长，而集装箱的起吊转运便成为港口运输的主要运输方式，其中轨道式集装箱门式起重机是码头上常见的用于集装箱装卸、堆放和搬运的设备，为了使得起重机能够实现安全准确地对目标集装箱进行装吊操作，则必须使得起重机的吊具能对目标集装箱精准的定位，而在定位过程当中通常会运用到目标识别系统，即是通过机器视觉产品将摄取目标转换成图像信息和数据信息，传给专用的图像处理模块和数据处理模块，再经过处理后获取的目标特征，根据目标特征进行运动控制。但是采用上述的定位方式若要实现自动着箱吊装则必须要对每个集装箱的箱位进行标记，但是这样的操作对于操作者太过繁琐且耗时长，同时对于集装箱的着箱吊装效率过低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统，旨在解决能快捷准确对目标集装箱的定位装吊，集装箱自动吊装作业效率低的技术难题。

为了实现上述的技术目的，本发明提供一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统，包括轨道小车以及固定连接在轨道小车底端中部的吊具，还包括第一目标识别装置、第二目标识别装置以及标定装置，所述第一目标识别装置安装于所述轨道小车底部的一侧，所述轨道小车底部的另一侧固定安装有所述第二目标识别装置，所述第一目标识别装置与第二目标识别装置信号连接，且在所述轨道小车的下表面还固定安装有所述标定装置。

进一步，所述标定装置包括第一标识、第二标识、第三标识、第四标识、第五标识、第六标识，所述第一标识到到第二标识的距离与第四标识到第五标识的距离相等，所述第一标识到第四标识的距离与所述第二标识到第五标识的距离相等。

进一步，所述第三标识在所述第一标识和第四标识的同一外侧，所述第一标识到第三标识的距离与所述第四标识到第三标识的距离相等。

进一步，所述第六标识在所述第二标识和第五标识的同一外侧，且所述第六标识到第二标识的距离和所述第六标识到第五标识的距离相等，所述第一标识、第二标识、第四标识以及第五标识处于同一高度，所述第三标识与所述第六标识高度一致且高于所述第一标识、第二标识、第四标识以及第五标识。

进一步，所述第一标识、第二标识、第三标识、第四标识、第五标识以及第六标识均安装有光源标识和无光源标识。

进一步，所述吊具上还安装有用于标定有光源标识的吊具检测装置。

进一步，所述吊具检测装置为能识别有光源标识的热红外摄像机。

进一步，所述第一目标识别装置和第二目标识别装置均为荧光扫描仪。

相较于现有技术，本发明提供一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统，采用上述技术方案，达到了如下技术效果：本发明通过第一目标识别装置和第二目标识别装置以及吊具检测装置的标定，能快捷精准的抓取目标集装箱，进而极大程度地提高集装箱自动吊装作业效率，同时也缓解工作者的工作压力降低劳动强度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中标定装置的结构示意图。

图3为图2的侧视图。

图4为图2中A局部放大图。

图中：1-轨道小车，2-吊具，3-第一目标识别装置，4-第二目标识别装置，5-标定装置，6-有光源标识，7-无光源标识，8-吊具检测装置，50-第一标识，51-第二标识，52-第三标识，53-第四标识，54-第五标识，55-第六标识。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及优选实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效进行细说明，应当理解，本发明所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1-4所示，本发明提供一种基于视觉检测的集装箱箱号识别系统，包括轨道小车1以及固定连接在轨道小车1底端中部的吊具2，还包括第一目标识别装置3、第二目标识别装置4以及标定装置5，第一目标识别装置3安装于轨道小车1底部的一侧，轨道小车1底部的另一侧固定安装有第二目标识别装置4，第一目标识别装置3与第二目标识别装置4信号连接；其中第一目标识别装置3和第二目标识别装置4均采用荧光扫描仪，且在轨道小车1的下表面还固定安装有标定装置5。其中，采用上述结构通过第一目标识别装置3和第二目标识别装置4以及吊具检测装置8的标定，能快捷精准的抓取目标集装箱，进而极大程度地提高集装箱自动吊装作业效率。

本发明优选地实施例中，参考图2,3,4所示，其中的标定装置5包括第一标识50、第二标识51、第三标识52、第四标识53、第五标识54、第六标识55，第一标识50到到第二标识51的距离与第四标识53到第五标识54的距离相等，第一标识50到第四标识53的距离与第二标识51到第五标识54的距离相等，第三标识52在第一标识50和第四标识53的同一外侧，第一标识50到第三标识52的距离与第四标识53到第三标识52的距离相等，第六标识55在所述第二标识51和第五标识54的同一外侧，且第六标识55到第二标识51的距离和第六标识55到第五标识54的距离相等，第一标识50、第二标识51、第四标识53以及第五标识54处于同一高度，第三标识52与第六标识55高度一致且高于第一标识50、第二标识51、第四标识53以及第五标识54，第一标识50、第二标识51、第三标识52、第四标识53、第五标识54以及第六标识55均安装有光源标识6和无光源标识7；吊具2上还安装有用于标定有光源标识6的吊具检测装置8，吊具检测装置8为能识别有光源标识6的热红外摄像机。采用上述结构，通过吊具检测装置8采用能识别所述光源标识的热红外摄像机，可以很好将可见光滤除，准确的将有光源标识6进行识别，无光源标识7采用荧光材料制成，而第一目标识别装置3和第二目标识别装置4均采用荧光扫描仪用以识别无光源标识7，通过荧光粉打在上面具有高能量值，荧光扫描出无光源标识7的轮廓后，根据返回荧光粉的能量值，准确的将无光源标识7的轮廓提取出来，从而使得第一目标识别装置3和第二目标识别装置4能准确获取带有无光源标识7，其中第一目标识别装置3的原理是通过以荧光扫描仪为外界的测量基准坐标系，即轨道小车1坐标系，根据计算荧光扫描仪相对于测量基准坐标系的状态，一般物体在空间上均具有六个自由度，包括三个移动自由度和三个与之对应的旋转自由度，其中三维坐标系统标定主要是模板法，即通过三维坐标已知的被测点将荧光扫描仪坐标系和测量基准坐标系联系起来，从而求出两个坐标系的转换坐标系。

通常情况下荧光扫描仪扫描点是离散的，因此被测点在基准坐标系内的三维坐标无法精确获取，使得标定精度差，根据荧光扫描仪本身的结构特性，荧光扫描仪对不同的荧光材料反馈效果不一样，本发明对无光源标识7采用高性能荧光材料，荧光扫描仪对荧光材料敏感度非常高，反射回来的点能量值也很高，利用能量值这一特点，设置一预设值，将所有满足要求的荧光点筛选出来，获取无光源标识7的轮廓，并利用这些点求取无光源标识7的重心，从而求取六个无光源标识7在荧光扫描仪中的坐标{(Xi,Yi,Zi)}(i＝1,2,3,4,5,6)，与此同时，利用电子全站仪测量标识板在轨道小车1坐标系中的坐标{(Xi＇,Yi＇，Zi＇)}(i＇＝1,2,3,4,5,6)，利用{(Xi,Yi,Zi)}和{(Xi＇,Yi＇，Zi＇)}计算荧光扫描仪坐标系和轨道小车1坐标系之间的转换关系并把标定结果存储在工业计算机中，从而通过工业计算机控制将吊具2控制在目标装吊集装箱位置的上方，进而准确抓取集装箱。

具体工作原理：

当轨道小车1上设置的标定装置5运动到待测集装箱装吊区域时，此时轨道小车1下表面安装的吊具2将下降到规定高度，并与此同时，通过将有源标识进行通电，且吊具2上安装的吊具检测装置8即热红外摄像机对有光源标识6进行图像采集，图像处理算法根据视野范围内有光源标识6红外光灯的个数来判断此时相机处于何种工作状态，计算出有光源标识6在相机坐标系的像素坐标，并将像素坐标发送给工业计算机进行数据分析处理，当工业计算机接收到有光源标识6的像素坐标后，根据有光源标识6的像素坐标，结合有光源标识6之间的位置关系，计算出有光源标识6在摄像机中三维坐标值{(Xai,Yai,Zai)}(i＝3,4,5,6)，结合有光源标识6在小车坐标系下的坐标{(Xai＇,Yai＇,Zai＇)}(i＝3,4,5,6)，计算摄像机坐标系与轨道小车1坐标系之间的转换关系，并将转换矩阵存储到工业计算机中，至此吊具检测装置8的标定完成，吊具检测装置8的标定完成后，工业计算机发送指令给第一目标识别装置3和第二目标识别装置4，该装置收到指令后，开始扫描地面上的无光源标识7，荧光扫描仪将无光源标识7重新提取出来，得到无光源标识7在荧光扫描仪中的坐标{(Xi,Yi,Zi)}(i＝1,2,3,4,5,6)，结合无光源标识7在轨道小车1坐标系中的坐标{(Xi＇,Yi＇，Zi＇)}(i＝1,2,3,4,5,6)，计算第一目标识别装置3和第二目标识别装置4的两个荧光扫描仪与轨道小车1坐标系之间的转换关系，并将计算出来的转换坐标存储到工业计算机中，而工业计算机将自动校验标定结果，并显示在界面上，若标定结果显示成功，则整个检测标定工作结束,从而通过工业计算机控制将吊具2控制在目标装吊集装箱位置的上方，进而准确抓取集装箱，从而提高集装箱自动吊装作业效率，减轻了工作人员的劳动强度。

本发明提供一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统，通过第一目标识别装置3和第二目标识别装置4以及吊具检测装置8的标定，能快捷精准的抓取目标集装箱，进而极大程度地提高集装箱自动吊装作业效率，同时也缓解工作者的工作压力降低劳动强度。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统，包括轨道小车(1)以及固定连接在轨道小车(1)底端中部的吊具(2)，其特征在于，还包括第一目标识别装置(3)、第二目标识别装置(4)以及标定装置(5)，所述第一目标识别装置(3)安装于所述轨道小车(1)底部的一侧，所述轨道小车(1)底部的另一侧固定安装有所述第二目标识别装置(4)，所述第一目标识别装置(3)与第二目标识别装置(4)信号连接，且在所述轨道小车(1)的下表面还固定安装有所述标定装置(5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统，其特征在于，所述标定装置(5)包括第一标识(50)、第二标识(51)、第三标识(52)、第四标识(53)、第五标识(54)、第六标识(55)，所述第一标识(50)到到第二标识(51)的距离与第四标识(53)到第五标识(54)的距离相等，所述第一标识(50)到第四标识(53)的距离与所述第二标识(51)到第五标识(54)的距离相等。

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统，其特征在于，所述第三标识(52)在所述第一标识(50)和第四标识(53)的同一外侧，所述第一标识(50)到第三标识(52)的距离与所述第四标识(53)到第三标识(52)的距离相等。

4.根据权利要求2所述的一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统，其特征在于，所述第六标识(55)在所述第二标识(51)和第五标识(54)的同一外侧，且所述第六标识(55)到第二标识(51)的距离和所述第六标识(55)到第五标识(54)的距离相等，所述第一标识(50)、第二标识(51)、第四标识(53)以及第五标识(54)处于同一高度，所述第三标识(52)与所述第六标识(55)高度一致且高于所述第一标识(50)、第二标识(51)、第四标识(53)以及第五标识(54)。

5.根据权利要求4述的一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统，其特征在于，所述第一标识(50)、第二标识(51)、第三标识(52)、第四标识(53)、第五标识(54)以及第六标识(55)均安装有光源标识(6)和无光源标识(7)。

6.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统，其特征在于，所述吊具(2)上还安装有用于标定有光源标识(6)的吊具检测装置(8)。

7.根据权利要求6所述的一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统，其特征在于，所述吊具检测装置(8)为能识别有光源标识(6)的热红外摄像机。

8.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的集装箱自动着箱系统，其特征在于，所述第一目标识别装置(3)和第二目标识别装置(4)均为荧光扫描仪。