一种集装箱多方位信息采集及自动装卸船系统的制作方法

本发明属于智能制造装备，具体地说，是涉及一种集装箱多方位信息采集及自动装卸船系统。

背景技术：

1、岸桥，全称为岸边集装箱起重机，是一种专门用于集装箱码头对到港船舶进行集装箱装卸作业的专用设备。岸桥通常安装在港口或码头的岸边，如图1所示，主要包括前大梁1、后大梁2、海侧支腿3、陆侧支腿4、小车机构、行走机构5等组成部分。其中，前大梁1和后大梁2通过拉杆9与海侧支腿3、陆侧支腿4连接在一起，构成岸桥的主要承载部分。行走机构5安装于海侧支腿3、陆侧支腿4的底部，可以驱动岸桥整体移动。通常情况下，后大梁2与海侧支腿3、陆侧支腿4是静态结构，其位置是固定的；前大梁1是动态结构，位于后大梁2的上方，其位置可以在仰起状态与放平状态之间切换，以满足码头现场的让船工况。在前大梁1和后大梁2上分别安装有小车机构6、7，每个小车机构6、7均包括可沿前大梁1或后大梁2水平行走的车架，以及安装在车架上用于抓取集装箱的吊具。

2、在现有的集装箱装卸作业中，安装在前大梁1上的小车机构6主要与靠港船舶交互，可称为海侧小车机构；安装在后大梁2上的小车机构7主要与地面运输车辆交互，可称为陆侧小车机构。岸桥与自动化集装箱码头的总控系统通信，获取分配至该岸桥的地面运输车辆的车号、集装箱的箱号以及集装箱在船舶上堆放的贝位号。装船作业时，岸桥首先启动陆侧小车机构7将地面运输车辆上的集装箱吊放至中转平台8，再由海侧小车机构6将中转平台8上停放的集装箱吊放至船舶上的指定贝位；卸船作业时，岸桥首先启动海侧小车机构6到船舶的指定贝位抓取集装箱，然后吊放至中转平台8停放，再由陆侧小车机构7将中转平台8上的集装箱吊放至地面运输车辆上运走。

3、在整个集装箱装卸作业流程中，岸桥仅通过安装在后大梁2上的摄像头识别地面运输车辆的车号是否匹配，缺少对集装箱合法性的验证环节，其存在的主要问题是：

4、（1）在装船作业时，若地面运输车辆的车号匹配，但车上装载的集装箱与车辆不匹配（例如装车时出现错误或者中途出现换箱等情况），则会导致错装船问题；

5、（2）在卸船作业时，若船舶指定贝位上的集装箱与贝位号不匹配（例如中途出现倒箱作业导致集装箱错放等情况），则会导致错卸货问题；

6、（3）无法对进出码头的集装箱有无破损情况进行记录，当遇到索赔要求时，很难确定责任方。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种集装箱多方位信息采集及自动装卸船系统，以解决现有岸桥因缺少对集装箱合法性验证而易出现错装船、错卸货、难索赔的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种集装箱多方位信息采集及自动装卸船系统，应用于岸桥，包括：

4、车辆监测相机，其用于采集地面运输车辆的车号，在识别到与岸桥匹配的车号时停止采集，岸桥启动陆侧小车机构行走至匹配车号所对应的地面运输车辆的上方取放集装箱；

5、箱顶监测相机，其用于拍摄停放在岸桥中转平台上的集装箱的顶面图像；

6、滑轨式识别机构，其包括：

7、滑轨，其包括两条，竖直布设且分置于岸桥的两个海侧支腿上；

8、滑块，其安装在所述滑轨上，由驱动机构控制其沿所述滑轨上下移动；

9、箱壁监测相机，其包括两台，分置于两个所述滑块上；

10、岸桥中控系统，其用于对岸桥上的执行机构进行协调控制，包括：

11、在岸桥的海侧小车机构抓取到集装箱并吊起时，控制所述驱动机构运行，将两台箱壁监测相机移动到与集装箱适配的高度；

12、将海侧小车机构的行走位置发送至所述箱壁监测相机，以确定集装箱与海侧支腿之间的相对位置；所述箱壁监测相机在集装箱接近海侧支腿并到达指定位置时，拍摄集装箱朝向海侧支腿的长边侧壁图像；在集装箱到达两个海侧支腿之间时，拍摄集装箱前部和后部的短边侧壁图像；在集装箱穿过两个海侧支腿并远离到达指定位置时，拍摄集装箱朝向海侧支腿的长边侧壁图像；

13、接收所述箱壁监测相机从拍摄到的图像中提取并识别出的集装箱箱号，并与海侧小车机构吊取的集装箱箱号进行比对，根据比对结果确定海侧小车机构的运行状态；

14、接收所述箱壁监测相机拍摄到的集装箱图像，并与所述箱顶监测相机拍摄到的相同箱号的集装箱顶面图像关联保存，用于集装箱损坏索赔取证。

15、在本技术的一些实施例中，为了实现对匹配车辆的自动识别功能，可以将所述车辆监测相机安装在岸桥的后大梁上，用于采集从后大梁下方车道经过的地面运输车辆的影像，形成视频流数据；根据视频流数据判断地面运输车辆的行驶方向和行驶状态，并在有地面运输车辆停车时，自动开启车号识别功能。所述车辆监测相机可以根据停车车辆的行驶方向判断车头位置，根据车头位置截取车头顶部图像，提取出车头顶部的车号并进行识别；然后将识别出的车号发送至岸桥中控系统，与分配给岸桥中控系统的车号匹配，若匹配成功，则停止识别功能，将匹配车辆所在车道发送至岸桥中控系统，以启动陆侧小车机构行走至相应车道的上方取放集装箱。

16、在本技术的一些实施例中，为了实现集装箱顶面图像的自动采集功能，可以将所述箱顶监测相机安装在岸桥的陆侧支腿上，并位于中转平台的上方；所述岸桥中控系统在控制海侧小车机构或陆侧小车机构将集装箱停放到中转平台上并离开后，启动所述箱顶监测相机；配置所述箱顶监测相机接收岸桥中控系统发送的集装箱在中转平台上的停放位置，根据所述停放位置调整镜头角度拍摄该位置处的集装箱的顶面图像，并发送至所述岸桥中控系统，用于与所述箱壁监测相机拍摄到的集装箱图像关联保存。

17、在本技术的一些实施例中，为了能够采集到集装箱四周侧壁的清晰图像，可以在所述箱壁监测相机中配置短边镜头、陆侧长边镜头、海侧长边镜头和控制其；其中，所述短边镜头用于拍摄集装箱前部或后部的短边侧壁图像；所述陆侧长边镜头用于拍摄集装箱位于陆侧时朝向海侧支腿的长边侧壁图像；所述海侧长边镜头用于拍摄集装箱位于海侧时朝向海侧支腿的长边侧壁图像；所述控制器与所述岸桥中控系统通信，接收海侧小车机构的行走位置和行走方向，根据海侧小车机构的行走位置和行走方向控制所述陆侧长边镜头、短边镜头和海侧长边镜头的拍照时刻。

18、在本技术的一些实施例中，可以配置所述控制器在海侧小车机构从陆侧向海侧行走执行装船作业时，根据海侧小车机构的行走位置判断集装箱接近海侧支腿并到达指定位置时，控制陆侧长边镜头拍摄集装箱朝向海侧支腿的长边侧壁图像；在集装箱到达两个海侧支腿之间时，控制短边镜头拍摄集装箱前部或后部的短边侧壁图像；在集装箱穿过两个海侧支腿并远离到达指定位置时，控制海侧长边镜头拍摄集装箱朝向海侧支腿的长边侧壁图像。

19、在本技术的一些实施例中，可以配置所述控制器在海侧小车机构从海侧向陆侧行走执行卸船作业时，根据海侧小车机构的行走位置判断集装箱接近海侧支腿并到达指定位置时，控制海侧长边镜头拍摄集装箱朝向海侧支腿的长边侧壁图像；在集装箱到达两个海侧支腿之间时，控制短边镜头拍摄集装箱前部或后部的短边侧壁图像；在集装箱穿过两个海侧支腿并远离到达指定位置时，控制陆侧长边镜头拍摄集装箱朝向海侧支腿的长边侧壁图像。

20、在本技术的一些实施例中，为了适应不同型号的集装箱，所述短边镜头、陆侧长边镜头和海侧长边镜头可以分别配置两个，但焦距不同，一种焦距适合拍摄20寸集装箱，另外一种焦距适合拍摄40寸集装箱。配置所述控制器根据集装箱的尺寸，自动选择适配焦距的一组短边镜头、陆侧长边镜头和海侧长边镜头拍摄集装箱的四周侧壁图像，以保证图像拍摄的清晰度。

21、在本技术的一些实施例中，为了在晚间也能拍摄到清晰的集装箱侧壁图像，还可以在所述箱壁监测相机上进一步配置补光系统，具体包括陆侧补光灯、中间补光灯、海侧补光灯和感光元件；其中，陆侧补光灯用于照射位于陆侧的集装箱，中间补光灯用于照射经过两个海侧支腿之间的集装箱，海侧补光灯用于照射位于海侧的集装箱；感光元件用于感测环境光线，生成亮度信号发送至所述控制器；所述控制器在环境光线不足时，根据海侧小车机构的行走位置控制不同的补光灯启动照明。这样不仅可以保证集装箱的四个侧面都能获得最佳光照，为捕捉最佳图像创造条件，而且可以确保光照都集中在集装箱上，而不是分散到周围环境中，继而防止强光照射到岸桥上的小车司机或者地面上的卡车司机，使其感到晕眩或暂时失明，带来安全隐患。

22、具体而言，可以配置所述控制器在海侧小车机构从陆侧向海侧行走执行装船作业时，根据海侧小车机构的行走位置判断集装箱接近海侧支腿并到达指定位置时，首先控制陆侧补光灯启动，照亮集装箱朝向海侧支腿的长边侧壁，然后控制陆侧长边镜头拍摄照亮的长边侧壁图像；在集装箱到达两个海侧支腿之间时，首先控制中间补光灯启动，照亮集装箱前部或后部的短边侧壁，然后控制短边镜头拍摄照亮的短边侧壁图像；在集装箱穿过两个海侧支腿并远离到达指定位置时，首先控制海侧补光灯启动，照亮集装箱朝向海侧支腿的长边侧壁，然后控制海侧长边镜头拍摄照亮的长边侧壁图像。

23、反之，配置所述控制器在海侧小车机构从海侧向陆侧行走执行卸船作业时，根据海侧小车机构的行走位置判断集装箱接近海侧支腿并到达指定位置时，首先控制海侧补光灯启动，照亮集装箱朝向海侧支腿的长边侧壁，然后控制海侧长边镜头拍摄照亮的长边侧壁图像；在集装箱到达两个海侧支腿之间时，首先控制中间补光灯启动，照亮集装箱前部或后部的短边侧壁，然后控制短边镜头拍摄照亮的短边侧壁图像；在集装箱穿过两个海侧支腿并远离到达指定位置时，首先控制陆侧补光灯启动，照亮集装箱朝向海侧支腿的长边侧壁，然后控制陆侧长边镜头拍摄照亮的长边侧壁图像。

24、在本技术的一些实施例中，可以配置所述控制器利用两台箱壁监测相机中的短边镜头获取集装箱前部的短边侧壁图像和后部的短边侧壁图像；将两台箱壁监测相机中的陆侧长边镜头同时拍摄到的长边侧壁图像拼合，生成集装箱其中一个长边侧壁的校正图像；将两台箱壁监测相机中的海侧长边镜头同时拍摄到的长边侧壁图像拼合，生成集装箱另外一个长边侧壁的校正图像。这样可以提高集装箱长边侧壁图像的清晰度，保证打码在集装箱长边侧壁上的箱号能够被准确地捕捉和识别。

25、在本技术的一些实施例中，还可以在所述箱壁监测相机上安装激光扫描仪，用于扫描集装箱，获取集装箱的倾斜角度发送至所述控制器；配置所述控制器根据集装箱的倾斜角度调整所述陆侧长边镜头、短边镜头和海侧长边镜头拍摄到的集装箱侧壁图像的角度，使之调正，以便于集装箱箱号的捕捉和识别。

26、在本技术的一些实施例中，还可以为所述箱壁监测相机配置外壳，可以将所述外壳的背面安装在滑块上，正面安装透视窗，将所述陆侧长边镜头、短边镜头和海侧长边镜头封装于外壳中，并通过所述透视窗拍摄集装箱的侧壁图像。所述激光扫描仪可以外置于外壳，安装于外壳的底部，以便于其对移动到不同方位的集装箱进行扫描。

27、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果主要体现在：

28、1、本发明配置车辆监测相机根据其拍摄到的视频流数据自动检测经过岸桥下方的地面运输车辆，一旦发现有车辆停止并清晰地出现在相机视野中，可以自动启动识别功能，从而无需安装额外的传感器来触发相机，节约硬件成本，降低岸桥改造难度。

29、2、本发明配置滑轨式识别机构自动跟随起吊上升过程中的集装箱，并在集装箱水平运送过程中360°拍摄集装箱的侧壁图像，以保证集装箱箱号的可靠获取。根据识别出的集装箱箱号与岸桥系统认为正在执行装卸船作业的集装箱箱号进行比对，若匹配，则继续装卸船，保持岸桥作业不受影响；若不匹配，则可以立即停止装卸船作业，以避免出现错装船或错卸货等问题的发生，提高集装箱装卸作业的准确性。

30、3、本发明配置箱顶监测相机和箱壁监测相机拍摄进出码头集装箱的顶面图像和四周侧壁图像并加以保存，通过保存的图像可以观察集装箱装船前或者卸船时是否存在损伤部位，当遇到索赔要求时，可以提供最好的目视证据。

31、结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。