[发明专利]基于机器视觉的码头岸桥吊具自动着箱系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的码头岸桥吊具自动着箱系统及方法，该方法包括：在小车底部的基准点上设置第一图像获取设备安装，在岸桥大梁的陆侧设置第二图像获取设备，在岸桥大梁的海侧设置第三图像获取设备，在吊具上设置光源。第一图像获取设备、第二图像获取设备、第三图像获取设备均连接至图像处理模块及控制器。控制器利用第一图像获取设备标定吊具的坐标系，并获得吊具的控制点坐标，利用第二图像获取设备、第三图像获取设备标定集装箱的坐标系，利用图像处理模块识别集装箱的轮廓，并进一步获取集装箱的控制点坐标。控制器根据吊具的控制点坐标和集装箱的控制点坐标控制小车平移及旋转，吊具大车或者小车方向微动，最终确定对箱操作。

技术领域

本发明涉及码头岸桥自动化装置及方法，更具体地说，涉及一种基于机器视觉的码头岸桥吊具自动着箱系统及方法。

背景技术

岸桥起重机是码头常见的用于集装箱装卸、堆放和搬运的设备。集装箱码头要实现自动化或半自动化，需要采用定位传感器给起重机装上眼睛，使起重机能够实现安全和准确地对箱操作。在运动控制过程中，起重机需要各种定位，如起重机大车定位，起升高度定位，起重机小车定位，吊具微动定位，集装箱位置定位。定位过程中结合了光、电、磁、机械、液压和图像处理等技术，使定位精度更高。

在定位过程中通常会使用目标识别传感器系统，目标识别传感器系统指的是通过机器视觉产品，即图像摄取装置(CMOS和CCD两种)和激光器，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，经过处理后获取目标的特征，根据目标特征进行运动控制。

现有的定位过程中使用的图像传感器系统一般包括光源、镜头、相机、图像采集卡和视觉处理器等部分。光源可分为可见光和不可见光，光源为视觉系统提供足够的照度，镜头将被测场景中的目标成像到视觉成像平面上，图像存储体负责将电信号转变为数字图像，即把每一点的亮度转变为灰度级数据并存储。图像识别模块对图像进行处理、分析、识别和判断，最终给出目标特征信息。

传统意义上的岸桥作业，需要码头司机到现场司机室进行操作岸桥作业，不仅造成人员上的浪费，同时码头司机的工作环境也相当恶劣。一般意义上的岸桥半自动化，虽然改善了码头司机的工作环境，同时使码头司机在中控室一个人可同时依次远程操控多台岸桥，但由于其远程通过摄像头进行对箱，不可避免的造成了效率上的低下。

发明内容

针对现有技术中存在的码头岸桥作业效率低下的问题，本发明的目的是提供一种基于机器视觉的码头岸桥吊具自动着箱系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于机器视觉的码头岸桥吊具自动着箱方法，包括：在小车底部的基准点上设置第一图像获取设备安装，在岸桥大梁的陆侧设置第二图像获取设备，在岸桥大梁的海侧设置第三图像获取设备，在吊具上设置光源。第一图像获取设备、第二图像获取设备、第三图像获取设备均连接至图像处理模块及控制器。控制器利用第一图像获取设备标定吊具的坐标系，并获得吊具的控制点坐标，利用第二图像获取设备、第三图像获取设备标定集装箱的坐标系，利用图像处理模块识别集装箱的轮廓，并进一步获取集装箱的控制点坐标。控制器根据吊具的控制点坐标和集装箱的控制点坐标控制小车平移及旋转，吊具大车或者小车方向微动，转操作台最终确定对箱操作。

进一步地，第一图像获取设备、第二图像获取设备、第三图像获取设备为摄像机。光源为红外灯，数量为三个，吊具上安装有红外灯支架，红外灯朝上安装于红外灯支架上。