一種港口貨櫃定位裝置和方法
2023-05-16 15:05:36
專利名稱：一種港口貨櫃定位裝置和方法
技術領域：
本發明屬於雷射測量技術領域，涉及利用雷射技術對港口貨櫃定位方法和裝置。
背景技術：
目前貨櫃碼頭的裝卸，大量使用港口岸邊貨櫃起重機，簡稱貨櫃起重機。裝船時，貨櫃卡車從貨場取來貨櫃，運到貨櫃起重機下面，停下來。貨櫃起重機司機俯視下面的貨櫃，操縱吊具上下和左右平移，對準貨櫃卡車上的貨櫃，垂直起吊後右移裝到船上的指定位置。通常，為了提供裝卸效率，貨櫃起重機的移動必須與船上貨櫃的位置為相對固定。這樣每次的起吊，就可以只作一維方向滑動。卸船時，貨櫃起重機司機通常把貨櫃提起，橫移出來卸載到等在貨櫃起重機下面的和吊具平行的貨櫃卡車上(貨櫃卡車位置的基本要求就是保證貨櫃和貨櫃起重機的吊具平行)，見圖1示出的港口貨櫃裝卸示意圖。但是貨櫃卡車停車位置偏離。常常迫使貨櫃起重機司機前後和左右調整吊具，以便準確往貨櫃卡車上卸貨。貨櫃貨物的重量數十噸，當貨櫃起重機司機做二維調整時，貨櫃在空中擺來擺去，加上港口風大，貨櫃處于振蕩狀態，十分危險。不論是裝船和卸船，吊具和貨櫃的對準是影響裝卸效率的重要因素。甚至為了不讓吊具前後移動，貨櫃卡車的司機採用二次倒車，或二次起車徐徐向前來保持貨櫃和吊具對準。實際工作中只能依賴貨櫃卡車司機的目測判斷，逐步微調吊具和貨櫃的前後距離差。若是貨櫃卡車上的貨櫃和吊具間形成一個角度，只有讓貨櫃卡車開出去，重新進入待貨區，只能靠貨櫃卡車司機再次進場保持貨櫃和吊具平行。所以，貨櫃起重機司機更依賴於貨櫃卡車司機的熟練配合，反覆操作，工作效率低。港口現在使用的貨櫃定位方法有:(I)光幕光電法；(2)立體視覺定位法；(3)紅外光反射法；(4)雷射掃描測距法；其中還有申請號為「200610028640.9」，名稱為「吊具-貨櫃卡車對箱的雙雷射雷達定位方法」的發明專利。上述(I)、⑵和(3)與本發明差距明顯。雷射掃描測距法，通常安裝的位置在貨櫃起重機上，使雷射測距儀做二維掃描，同時利用軟體描繪出貨櫃卡車上貨櫃頂部和側面的位置圖。致命的缺欠是該方法測量基準受貨櫃起重機震動，位移等因素發生變化，需要實施校正。其次雷射掃面是逐點測量，和貨櫃卡車沒有實時性和同步性，測量精度大幅下降。公開報導的數據:精度30毫米；有箱(裝船時)對位精度100毫米；空載(卸船時)對位精度200毫米。而貨櫃起重機吊具的有效範圍為15毫米，可見不能可靠地解決定位問題。申請號為「200610028640.9」，名稱為「吊具-貨櫃卡車對箱的雙雷射雷達定位方法」的發明專利，屬於雷射掃面測距方法，只是提出了用兩個雷射器掃描測距的技術方案，在說明書上第六頁中描述為「兩個雷射雷達構成冗餘系統，互相構成備份」。由此可見，貨櫃卡車距離和角度(姿態)動態實時測量問題沒有解決。綜上所述，貨櫃和吊具的平行問題，或者貨櫃卡車和基準線的角度測量是影響效率的關鍵，這個決定裝卸效率的根本問題，都沒有得到直接解決。
發明內容
(一)要解決的技術問題為了解決現有影響裝卸效率的吊具和貨櫃對準技術缺陷，本發明的目的是提供一種能避免吊具的前後調整和貨櫃卡車的二次起車調整的港口貨櫃定位方法和裝置。(二)技術方案為實現上述目的，本發明的第一方面是提供港口貨櫃定位裝置，所述定位裝置中:具有一載具,位於地面上；具有第一雷射測長器和第二雷射測長器，固接在載具的水平面上，且第一雷射測長器和第二雷射測長器同向相互平行放置，第一雷射測長器和第二雷射測長器的光軸之間具有一間距；其中:第一雷射測長器測長零點位置點和第二雷射測長器測長零點位置點的連線及延長線為測量基線；兩個測長零點位置點間線段的中點為測量原點；在貨櫃卡車與測量基線之間設有位置固定的定位線；所述定位線是根據貨櫃卡車的最佳裝卸工位，通過調整載具確定定位線；調整載具使測量基線與定位線相互平行，則定位線與測量基線之間的垂直距離為測量原長S ；第一雷射測長器和第二雷射測長器位於貨櫃卡車的前方或後方，第一雷射測長器和第二雷射測長器同步發出雷射光束，且兩束雷射光束相互平行處於同一水平面照射在貨櫃卡車車體上；第一雷射測長器和第二雷射測長器分別用於獲取測量基線與貨櫃卡車之間的第一距離和第二距離；具有一數據處理單元，固接在載具上，存儲兩個所述雷射測長器光軸之間的間距L和測量原長S ;數據處理單元的分別實時採集第一雷射測長器的第一距離SI數據和第二雷射測長器的第二距離S2數據；數據處理單元利用第一距離SI和第二距離S2計算得到貨櫃卡車上的雷射照射點距測量基線的距離差值(S2-S1)，利用兩個雷射測長器光軸之間的間距L和距離差值(S2-S1)，計算得到貨櫃卡車的雷射照射點間的連線與定位線的角度，並顯示貨櫃卡車的行駛方向控制信息和貨櫃卡車距定位線的最小距離值；具有一顯示屏，固接在載具上，用於顯示數據處理單元輸出的貨櫃卡車行駛方向控制信息和貨櫃卡車距定位線的最小距離值；貨櫃卡車行駛方向控制信息包括要求貨櫃卡車前進、後退、左轉、右轉、停止指令；當S2 = SI，且貨櫃卡車距定位線的最小距離為零值時，顯示停車指令；貨櫃卡車的司機按照顯示屏上給出的行駛指令行車，則一次起車操作完成貨櫃卡車調整，實現貨櫃卡車與貨櫃吊具的定位。為實現上述目的，本發明的第二方面是提供使用港口貨櫃定位裝置的港口貨櫃定位方法，其定位的步驟如下:步驟CO:啟動裝置，系統啟動；步驟Cl:根據貨船上的貨櫃將要裝卸的位置，移動貨櫃起重機的吊具，則確定了貨櫃卡車上的貨櫃的位置，設置此時貨櫃卡車縱軸線與車上貨櫃縱軸線重合，此時貨櫃卡車的位置就是貨櫃卡車上的貨櫃裝卸的停車位；在距離所述貨櫃卡車縱軸線前方或後方3米至30米設置監測基點，利用載具使監測基點和測量原點重合；步驟C2:反覆重複調整載具，直到監測基點和測量原點重合且測量基線與貨櫃縱軸線垂直；此時第一雷射測長器和第二雷射測長器測量到第一距離SI和第二距離S2相同，就是測量原長S ;步驟C3:數據處理單元採集到測量原長S，且S = SI = S2 ;步驟C4:兩個雷射測長器同步發射雷射；步驟C5:數據處理單元實時採集第一距離SI和第二距離S2 ；步驟C6:數據處理單元控制顯示屏顯示(S2-S)和(Sl-S)的較小值，即最小距離值；步驟C7:數據處理單元計算角度Θ ；步驟C8:角度Θ在[-1角分，+1角分]，執行步驟步驟C9，並判讀角度Θ是否在[_1角分，+1角分];步驟CSa:如果Θ小於-1角分，則顯示屏顯示「右轉」，並返回C4 ；步驟CSb:如果Θ大於+1角分，則顯示屏顯示「左轉」，並返回C4 ；步驟C9:顯示屏顯示前進「直行」；步驟ClO:判斷最小距離值是否為零；最小距離值不為零，返回C4 ;最小距離值為零，執行步驟Cll步驟Cll:顯示屏顯示「停車」；步驟C12:判讀是否「關機」;如果沒有「關機」命令，返回C4 ;如果有「關機」命令，則執行步驟C13 ；步驟C13:關閉裝置。本發明的有益效果:本發明利用雷射測長器模塊，在同步測距的同時測量出貨櫃卡車雷射照射點間連線及延長線與貨櫃卡車定位線的角度問題。利用雙平行雷射測長技術，測量出貨櫃的和吊具的角度和距離，通過顯示屏顯示出距離和角度數值，同時指示貨車司機操縱貨櫃卡車的方向，避免吊具的前後調整及貨櫃卡車的二次起車調整。解決了貨櫃裝卸效率和裝卸操作不安全的問題。本發明解決並簡化了貨櫃裝卸存在的定位操作複雜問題，本發明採用數值化指示貨櫃卡車定位的姿態，從而保證了貨櫃和吊具平行，並準確定位，這樣就能夠保證貨櫃起重機司機只需一維對準使貨櫃定位。理論上講，貨櫃起重機司機的工作簡化了一倍，例如，從貨櫃卡車吊起一隻貨櫃，送到船上指定位置，操作時間約I分鐘，其中包括貨櫃卡車司機同步配合，當配合誤差較大的時候，空中吊起的貨櫃，發生劇烈擺動，最長需要35秒穩定下來，才能進行下一個操作。在某貨櫃港裝卸碼頭，用戶使用公知的定位裝置吊裝一個40尺標準箱上船的對位時間為35到40秒，完成40尺標準箱吊裝上船一個循環時間至少80秒。同樣條件下，當用戶使用本發明的定位裝置吊裝一個40尺標準箱上船的對位時間為8秒，完成40尺標準箱吊裝上船一個循環時間只需要40秒；此外，利用本發明的定位裝置在空中吊起的貨櫃基本沒有發生擺動，從而體現出本發明的定位裝置準確定位的技術效果。對比雷射掃描測距法的作業數據，公開報導的雷射掃描測距法的對位時間是25秒。
圖1是本發明實施的定位裝置圖；圖2是本發明裝置實施的定位原理圖；圖3是本發明定位裝置在港口貨櫃裝卸系統的實施例示意圖；圖4是本發明定位方法的流程圖。圖中部件說明:I是貨櫃起重機橫向滑道； 2是貨櫃起重機軌道驅動車輪；3是貨櫃卡車；4是本發明裝置5是貨櫃；6是貨櫃吊具；7是碼頭；8是貨船；9是船上貨櫃裝卸位置；10是貨櫃起重機移動軌道。41是載具；42是第一雷射測長器；
43是顯示屏；44是數據處理單元；45是第二雷射測長器；46是測量基線；47是定位線；48是第二雷射測長器在貨櫃卡車上的雷射照射點；49是第二雷射測長器測長零點位置點；410是測量原點；411是第一雷射測長器測長零點位置點；412是第一雷射測長器在貨櫃卡車上的雷射照射點；413是貨櫃卡車縱軸線；414是貨櫃縱軸線；SI是第一雷射測長器測量貨櫃卡車距離；S2是第二雷射測長器測量貨櫃卡車距離；L是兩個雷射測長器光軸間距；S是測量原長；Θ是貨櫃卡車和定位線夾角。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。 如圖1、圖2和圖3示出本發明港口貨櫃定位裝置4的示意圖，圖1中示出的測量裝置包括載具41、第一雷射測長器42、第二雷射測長器45、顯示屏43和數據處理單元44，其中:
載具41，位於地面上；第一雷射測長器42和第二雷射測長器45，固接在載具41的水平面上，且第一雷射測長器42和第二雷射測長器45同向相互平行放置，第一雷射測長器42和第二雷射測長器45的光軸之間具有一間距；其中:第一雷射測長器42測長零點位置點和第二雷射測長器45測長零點49位置點的連線及延長線為測量基線46 ;兩個測長零點位置點49、411間線段的中點為測量原點410 ；在貨櫃卡車3與測量基線46之間設有位置固定的定位線47 ;所述定位線47是根據貨櫃卡車3的最佳裝卸工位,通過調整載具41確定定位線；調整載具41使測量基線46與定位線47相互平行，則定位線47與測量基線46之間的垂直距離為測量原長S ;第一雷射測長器42和第二雷射測長器45位於貨櫃卡車3的前方或後方，第一雷射測長器42和第二雷射測長器45同步發出雷射光束，且兩束雷射光束相互平行處於同一水平面照射在貨櫃卡車3的車體上；第一雷射測長器42和第二雷射測長器45分別用於獲取測量基線與貨櫃卡車3之間的第一距離SI和第二距離S2 ；數據處理單元44，固接在載具41上，存儲兩個所述雷射測長器42、45的光軸之間的間距L和測量原長S ;數據處理單元44分別實時採集第一雷射測長器42的第一距離SI數據和第二雷射測長器45的第二距離S2數據；數據處理單元44利用第一距離SI和第二距離S2計算得到貨櫃卡車3上的雷射照射點48、412距測量基線46的距離差值(S2-S1)，利用兩個雷射測長器42、45光軸之間的間距L和距離差值(S2-S1)，計算得到貨櫃卡車3的雷射照射點間48、412的連線與定位線47的角度，並顯示貨櫃卡車3的行駛方向控制信息和貨櫃卡車3距定位線47的最小距離值；顯示屏43，固接在載具41上，用於顯示數據處理單元44輸出的貨櫃卡車3行駛方向控制信息和貨櫃卡車3距定位線的最小距離值；貨櫃卡車3行駛方向控制信息包括要求貨櫃卡3車前進、後退、左轉、右轉、停止指令；當32 = SI，且貨櫃卡車3距定位線47的最小距離為零值時，顯示停車指令；貨櫃卡車的司機按照顯示屏43上給出的行駛指令行車，則一次起車操作完成貨櫃卡車3調整，實現貨櫃卡車3與貨櫃吊具6的定位。其中，調整載具確定定位線的具體方法是:由貨船上的貨櫃將要裝卸的位置以及調整貨櫃起重機的吊具，共同確定貨櫃最佳位置；設置此時貨櫃卡車縱軸線與貨櫃卡車上的貨櫃縱軸線重合，此時貨櫃卡車的位置就是貨櫃卡車上的貨櫃裝卸的停車位；在距離此貨櫃卡車縱軸線前方或後方3米至30米設置監測基點，利用載具使監測基點和測量原點重合且使測量基線與貨櫃縱軸線垂直，此時第一雷射測長器、第二雷射測長器得到的距離數值S1、S2是相同的，就是測量原長，此時由測量原點向著貨櫃卡車方向，數值等於測量原長的位置點，且通過這個位置點與貨櫃縱軸線垂直的橫線就是定位線；定位線用來校正貨櫃卡車位置、測量基線位置和實現測量基線與定位線相互平行。所述貨櫃卡車3的雷射照射點48、412間的連線與定位線的角度Θ為:tan(0)=(S2-S1)/L, L為兩個雷射測長器42、45光軸之間的間距；S1、S2分別為第一雷射測長器42、第二雷射測長器45獲得的測量基線46與貨櫃卡車3之間的第一距離和第二距離。貨櫃卡車3的行駛方向的判讀步驟如下:步驟Al:設定順時針為角度Θ正方向，如果第二距離S2大於第一距離SI，則角度Θ大於+1角分，數據處理單元44發出並在顯示屏43上顯示貨櫃卡車3左轉的指令；步驟A2:如果第一距離SI大於第二距離S2，則角度Θ小於-1角分，數據處理單元44發出並在顯示屏43上顯示貨櫃卡車右轉的指令；步驟A3:當角度Θ計算值在[-1角分，+1角分]時，此時認同為第二距離S2與第一距離SI相等，數據處理單元44利用已存儲的測量原長S計算出貨櫃卡車3距離定位線47的最小距離值為(S2-S)，如果最小距離值為正號，實時顯示前行指令；如果最小距離值為負號，實時顯示後退指令；當最小距離值為零時，指示貨櫃卡車3緩緩停在停車位上。本發明的載具41是利用汽車、電瓶車、人力車或能載物用具；當選用載具41為汽車、電瓶車時，則在汽車、電瓶車前部，例如前置保險槓附近，水平面的安裝雷射測長器42、45，車裡安裝數據處理單元44和上部位置安裝顯示屏43。當選用載具41為人力車或載物用具時，人力車或載物用具的0.5米至1.2米高度的水平面位置安裝雷射測長器42、45，豎立支架安裝顯示屏43，車內安裝數據處理單元44。載具41是選用電瓶車或是手推車，顯示屏43豎立在電瓶車上，第一雷射測長器42、第二雷射測長器45和數據處理單元44安裝在電瓶車上。第一雷射測長器42、第二雷射測長器45是具有雷射測距功能的部件或者模塊。只有數據和指令協議規定格式的輸入輸出數據和指令，一般沒有顯示部分，不能單獨工作。所述雷射照射點間48、412的連線為第一雷射測長器42、第二雷射測長器45的雷射束照射在貨櫃卡車3的前面外殼或前保險槓或車體前蓋或後保險槓或貨櫃卡車3後面的車廂體或車載貨櫃上作用點或者作用點間的連線。所述雷射照射點48、412為照射在貨櫃卡車3的前保險槓或車體前蓋或後保險槓或後車廂體上的的雷射點。通常在貨櫃卡車3的寬度內設定間距L，一般為了計算方便，取間距L為2.2米至2.5米範圍以載具41的縱軸線對稱安裝第一雷射測長器42與第二雷射測長器45，例如實例中取2.2米。第一雷射測長器42和第二雷射測長器45安裝在載具41的電瓶車前置保險槓附近，並保證第一雷射測長器42和第二雷射測長器45發出兩束相互平行的雷射束，兩束相互平行的雷射束處於水平面中。第一雷射測長器42、第二雷射測長器45的最大作用距離為100米，雷射光斑直徑小於20毫米，測量精度為2毫米。第一雷射測長器42和第二雷射測長器45平行設置，雷射光軸間距為L = 2.2米，第一雷射測長器42和第二雷射測長器45安裝的高度為1.0米且平行與地面，高度差不大於I釐米，實測角度精度為I角分。顯示屏43採用LED點陣結構，像元數為32X16，尺寸0.384米X0.192米，連接到數據處理單元44的顯示接口。數據處理單元44為微型數據處理單元(Micro-processor Unit, MPU),數據處理單元44選用ATmeg數據處理單元及相關的周邊線路板安裝在密封儀器箱裡面，利用IEEE標準電工程電纜，再連接第一雷射測長器42、第二雷射測長器45和顯示屏43。
本發明的定位裝置4檢測間隔為一秒，當貨櫃卡車3出現在作用距離之內，可顯示距離，同時指示出貨櫃卡車3將要行駛的方向。如圖3示出利用本發明裝置在港口貨櫃裝卸系統的實施例示意圖，港口貨櫃裝卸系統包括貨櫃起重機橫向滑道1、貨櫃起重機軌道驅動車輪2、貨櫃卡車3、本發明的定位裝置4、貨櫃5、貨櫃吊具6、碼頭7、貨船8、船上貨櫃裝卸位置9、貨櫃起重機移動軌道10 ;貨櫃起重機軌道驅動車輪2固接在貨櫃起重機移動軌道10上，貨櫃起重機依靠貨櫃起重機軌道驅動車輪2，並根據停靠碼頭7的貨船8上的貨櫃裝卸位置9上、下移動，同時確定了貨櫃起重機橫向滑道I的作業位置。定位線47和測量基線46間距在3米至30米。定位線47和測量基線46的標定步驟:(I)卸船時，貨櫃吊具6位於在貨櫃起重機橫向滑道I上，貨櫃吊具6從船上貨櫃裝卸位置9吊起貨櫃橫移到貨櫃卡車3的上方，並做上、下、左、右的微調對準貨櫃起重機橫向滑道I下面的貨櫃卡車3上的貨櫃5的卡位，此時貨櫃卡車3的位置就是貨櫃卡車貨櫃卸貨櫃的停車位；在距離此貨櫃卡車縱軸線413前方10米設置監測基點，利用載具41使監測基點和測量原點410重合且使測量基線46與貨櫃縱軸線414垂直，也就是使測量基線46與貨櫃卡車3的定位線47相互平行；此時雷射測長器42或45得到的第一距離SI或第二距離S2，就是測量原長S，在貨櫃卡車3與貨櫃縱軸線414垂直的橫線，就是定位線47 ;定位線47實際操作中用來校正貨櫃卡車3的位置和雷射測長器測量基線46的位置；(2)裝船時，同樣要由貨船8上的貨櫃裝卸位置9，確定貨櫃起重機橫向滑道I的作業位置。貨櫃吊具6位於貨櫃起重機橫向滑道I上，並沿著貨櫃起重機橫向滑道I橫移到貨櫃卡車3的上方，貨櫃吊具6做上、下、左、右的微調對準貨櫃起重機橫向滑道I下面的貨櫃卡車3上的貨櫃5的卡位，可以讓貨櫃卡車司機前後移動配合，以便貨櫃5被準確吊起，此時貨櫃卡車3的位置就是要卸貨櫃卡車3上貨櫃的停車位；在距離此貨櫃卡車3縱軸線413前方10米設置監測基點，利用載具41使監測基點和測量原點410重合且使測量基線46與貨櫃縱軸線414垂直，也就是使測量基線46與貨櫃卡車3的定位線47相互平行；此時雷射測長器42或45得到的距離SI或S2就是測量原長S，在貨櫃卡車3與貨櫃縱軸線414垂直的橫線就是定位線47 ;定位線47實際操作中用來校正貨櫃卡車3位置和雷射測長器測量基線46位置；圖4示出本發明使用所述港口貨櫃定位裝置的港口貨櫃定位方法，其定位的步驟如下:步驟CO:啟動裝置4;步驟Cl:根據貨船8上的貨櫃將要裝卸的位置9，移動貨櫃起重機的貨櫃吊具6，則確定了貨櫃卡車3上的貨櫃的位置，設置此時貨櫃卡車縱軸線413與車上貨櫃縱軸線414重合，此時貨櫃卡車3的位置就是貨櫃卡車3上的貨櫃裝卸的停車位；在距離所述貨櫃卡車縱軸線413前方或後方3米至30米設置監測基點，利用載具使監測基點和測量原點410重合；步驟C2:反覆重複調整載具41，直到監測基點和測量原點410重合且測量基線46與貨櫃縱軸線414垂直；此時第一雷射測長器42和第二雷射測長器45測量到第一距離SI和第二距離S2相同，就是測量原長S:步驟C3:數據處理單元44採集到測量原長S，且S = SI = S2 ;步驟C4:兩個雷射測長器42、45同步發射雷射；步驟C5:數據處理單元44實時採集第一距離SI和第二距離S2 ；步驟C6:數據處理單元44控制顯示屏43顯示(S2_S)和(Sl-S)的較小值，即最小距離值；步驟C7:數據處理單元44計算角度Θ ；步驟C8:角度Θ在[-1角分，+1角分]，執行步驟步驟C9，並判讀角度Θ是否在[_1角分，+1角分];步驟C8a:如果Θ小於-1角分，則顯示屏43顯示「右轉」，並返回C4;步驟C8b:如果Θ大於+1角分，則顯示屏43顯示「左轉」，並返回C4;步驟C9:顯示屏43顯示前進「直行」；步驟ClO:判斷最小距離值是否為零；最小距離值不為零，返回C4 ;最小距離值為零，執行步驟Cl I ；步驟Cll:顯示屏43顯示「停車」；步驟C12:判讀是否「關機」;如果沒有「關機」命令，返回C4 ;如果有「關機」命令，則執行步驟C13 ；步驟C13:關閉裝置4。以上所述，僅為本發明中的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術範圍內，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在本發明的包含範圍之內。
權利要求
1.一種港口貨櫃定位裝置，其特徵在於，所述定位裝置中: 具有一載具，位於地面上； 具有第一雷射測長器和第二雷射測長器，固接在載具的水平面上，且第一雷射測長器和第二雷射測長器同向相互平行放置，第一雷射測長器和第二雷射測長器的光軸之間具有一間距；其中: 第一雷射測長器測長零點位置點和第二雷射測長器測長零點位置點的連線及延長線為測量基線；兩個測長零點位置點間線段的中點為測量原點； 在貨櫃卡車與測量基線之間設有位置固定的定位線；所述定位線是根據貨櫃卡車的最佳裝卸工位，通過調整載具確定定位線； 調整載具使測量基線與定位線相互平行，則定位線與測量基線之間的垂直距離為測量原長S ； 第一雷射測長器和第二雷射測長器位於貨櫃卡車的前方或後方，第一雷射測長器和第二雷射測長器同步發出雷射光束，且兩束雷射光束相互平行處於同一水平面照射在貨櫃卡車車體上；第一雷射測長器和第二雷射測長器分別用於獲取測量基線與貨櫃卡車之間的第一距離和第二距離； 具有一數據處理單元，固接在載具上，存儲兩個所述雷射測長器光軸之間的間距L和測量原長S ;數據處理單元的分別實時採集第一雷射測長器的第一距離SI數據和第二雷射測長器的第二距離S2數據； 數據處理單元利用第一距離SI和第二距離S2計算得到貨櫃卡車上的雷射照射點距測量基線的距離差值(S2-S1)，利用兩個雷射測長器光軸之間的間距L和距離差值(S2-S1)，計算得到貨櫃卡車的雷射 照射點間的連線與定位線的角度，並顯示貨櫃卡車的行駛方向控制信息和貨櫃卡車距定位線的最小距離值； 具有一顯示屏，固接在載具上，用於顯示數據處理單元輸出的貨櫃卡車行駛方向控制信息和貨櫃卡車距定位線的最小距離值；貨櫃卡車行駛方向控制信息包括要求貨櫃卡車前進、後退、左轉、右轉、停止指令；當S2 = SI，且貨櫃卡車距定位線的最小距離為零值時，顯示停車指令；貨櫃卡車的司機按照顯示屏上給出的行駛指令行車，則一次起車操作完成貨櫃卡車調整，實現貨櫃卡車與貨櫃吊具的定位。
2.如權利要求1所述的港口貨櫃定位裝置，其特徵在於，調整載具確定定位線的具體方法是:由貨船上的貨櫃將要裝卸的位置以及調整貨櫃起重機的吊具，共同確定貨櫃最佳位置；設置此時貨櫃卡車縱軸線與貨櫃卡車上的貨櫃縱軸線重合，此時貨櫃卡車的位置就是貨櫃卡車上的貨櫃裝卸的停車位；在距離此貨櫃卡車縱軸線前方或後方3米至30米設置監測基點，利用載具使監測基點和測量原點重合且使測量基線與貨櫃縱軸線垂直，此時第一雷射測長器、第二雷射測長器得到的距離數值S1、S2是相同的，就是測量原長，此時由測量原點向著貨櫃卡車方向，數值等於測量原長的位置點，且通過這個位置點與貨櫃縱軸線垂直的橫線就是定位線；定位線用來校正貨櫃卡車位置、測量基線位置和實現測量基線與定位線相互平行。
3.如權利要求1所述的港口貨櫃定位裝置，其特徵在於，所述貨櫃卡車的雷射照射點間的連線與定位線的角度為tan(0) = (S2-S1)/L，L為兩個雷射測長器光軸之間的間距；S1、S2分別為第一雷射測長器、第二雷射測長器獲得的測量基線與貨櫃卡車之間的第一距離和第二距離。
4.如權利要求1所述的港口貨櫃定位裝置，其特徵在於，貨櫃卡車的行駛方向的判讀步驟如下: 步驟Al:設定順時針為角度Θ正方向，如果第二距離S2大於第一距離SI，則角度Θ大於+1角分，數據處理單元發出並在顯示屏上顯示貨櫃卡車左轉的指令； 步驟A2:如果第一距離SI大於第二距離S2，則角度Θ小於-1角分，數據處理單元發出並在顯示屏上顯示貨櫃卡車右轉的指令； 步驟A3:當角度Θ計算值在[-1角分，+1角分]時，此時認同為第二距離S2與第一距離SI相等，數據處理單元利用已存儲的測量原長S計算出貨櫃卡車距離定位線的最小距離值為(S2-S)，如果最小距離值為正號，實時顯示前行指令；如果最小距離值為負號，實時顯示後退指令；當最小距離值為零時，指示貨櫃卡車緩緩停在停車位上。
5.如權利要求1所述的港口貨櫃定位裝置，其特徵在於，所述載具是汽車、電瓶車、人力車或能載物用具。
6.如權利要求1所述的港口貨櫃定位裝置，其特徵在於，所述雷射照射點間的連線為第一雷射測長器、第二雷射測長器的雷射束照射在貨櫃卡車的前面外殼或前保險槓或車體前蓋或後保險槓或貨櫃卡車後面的車廂體或車載貨櫃上作用點或者作用點間的連線。
7.一種使用權利要求1所述港口貨櫃定位裝置的港口貨櫃定位方法，其定位的步驟如下: 步驟CO:啟動裝置，系統啟動； 步驟Cl:根據貨船上的貨櫃將要裝卸 的位置，移動貨櫃起重機的吊具，則確定了貨櫃卡車上的貨櫃的位置，設置此時貨櫃卡車縱軸線與車上貨櫃縱軸線重合，此時貨櫃卡車的位置就是貨櫃卡車上的貨櫃裝卸的停車位；在距離所述貨櫃卡車縱軸線前方或後方3米至30米設置監測基點，利用載具使監測基點和測量原點重合； 步驟C2:反覆重複調整載具，直到監測基點和測量原點重合且測量基線與貨櫃縱軸線垂直；此時第一雷射測長器和第二雷射測長器測量到第一距離SI和第二距離S2相同，就是測量原長S ； 步驟C3:數據處理單元採集到測量原長S，且S = SI = S2 ; 步驟C4:兩個雷射測長器同步發射雷射； 步驟C5:數據處理單元實時採集第一距離SI和第二距離S2 ； 步驟C6:數據處理單元控制顯示屏顯示(S2-S)和(Sl-S)的較小值，即最小距離值； 步驟C7:數據處理單元計算角度Θ ； 步驟C8:角度Θ在[-1角分，+1角分]，執行步驟步驟C9，並判讀角度Θ是否在[-1角分，+1角分]; 步驟CSa:如果Θ小於-1角分，則顯示屏顯示「右轉」，並返回C4; 步驟CSb:如果Θ大於+1角分，則顯示屏顯示「左轉」，並返回C4; 步驟C9:顯示屏顯示前進「直行」； 步驟ClO:判斷最小距離值是否為零；最小距離值不為零，返回C4 ;最小距離值為零，執行步驟Cll步驟Cll:顯示屏顯示「停車」； 步驟C12:判讀是否「關機」;如果沒有「關機」命令，返回C4 ;如果有「關機」命令，則執行步驟C13 ； 步驟C13:關閉裝置。
8.如權利要求7所述的港口貨櫃定位方法，其特徵在於，所述貨櫃卡車雷射照射點間的連線與定位線的角度為tan(0) = (S2-S1)/L, L為兩個雷射測長器光軸之間的間距；S1、S2分別為第一雷射測長器、第二雷射測長器獲得的貨櫃卡車的雷射照射點與測量基線的垂距。
9.如權利要求7所述的港口貨櫃定位方法，其特徵在於，所述調整載具的具體方法是:由貨船上的貨櫃將要裝卸的位置以及調整貨櫃起重機的吊具，共同確定貨櫃最佳位置；設置此時貨櫃卡車縱軸線與貨櫃卡車上的貨櫃縱軸線重合，此時貨櫃卡車的位置就是貨櫃卡車上的貨櫃裝卸的停車位；在距離此貨櫃卡車縱軸線前方或後方3米至30米設置監測基點， 利用載具使監測基點和測量原點重合且使測量基線與貨櫃縱軸線垂直，此時第一雷射測長器、第二雷射測長器得到的距離數值S1、S2是相同的，就是測量原長，此時由測量原點向著貨櫃卡車方向，數值等於測量原長的位置點，且通過這個位置點與貨櫃縱軸線垂直的橫線就是定位線；定位線用來校正貨櫃卡車位置、測量基線位置和實現測量基線與定位線相互平行。
全文摘要
本發明是一種港口貨櫃定位裝置，具有兩臺雷射測長器固接在載具的水平面上，且兩臺雷射測長器同向相互平行放置，兩臺雷射測長器的光軸之間具有一間距；兩臺雷射測長器同步連續發射雷射脈衝串，當雷射脈衝遇到貨櫃卡車後，分別得到雷射測長器與貨櫃卡車上雷射照射點之間的距離；數據處理單元計算出貨櫃卡車雷射照射點間的連線和定位線的角度關係，計算出在貨櫃卡車上的第一雷射測長器和第二雷射測長器的雷射照射點和定位線的垂線的最小值；讓顯示屏顯示貨櫃卡車距定位線最小距離值和要求貨櫃卡車前進、後退、左轉、右轉或停止的行駛指令，司機一次起車操作實現貨櫃卡車定位。本發明亦公開一種港口貨櫃的定位方法。
文檔編號G01C3/00GK103196434SQ20121003547
公開日2013年7月10日 申請日期2012年2月16日 優先權日2012年1月4日
發明者王天奇 申請人:吉林省明普光學科技有限公司