[发明专利]适用于船用装卸臂的码头3D智能管控平台

权利要求书

1.适用于船用装卸臂的码头3D智能管控平台，其特征在于，所述3D智能管控平台包括三维可视化管理子系统、视觉识别定位子系统、自动对接子系统以及安全运维预测子系统；

所述三维可视化管理子系统，用于实时显示装卸臂作业环境画面及数据信息，还用于显示装卸臂作业环境三维模型，并实现三维模型与实际装卸臂作业环境的联动；

所述视觉识别定位子系统，用于定位船上目标法兰的位姿信息，还用于在装卸臂运动过程中检测障碍物，并将位姿信息和障碍物信息传送至自动对接子系统；

所述自动对接子系统，用于解析所述船上目标法兰的位姿信息、障碍物信息，获取船用装卸臂实现装卸臂对接法兰与船上目标法兰对接的运动轨迹和各关节所需运动的角度值，并将运动轨迹和角度值信息传送至装卸臂的运动控制机构；

所述安全运维预测子系统，用于根据装卸臂作业环境中各部件的历史安全数据，预测各部件未来的安全数据，并根据预测的安全数据制定且执行安全运维计划，同时对预测的安全数据、安全运维计划及安全运维结果进行展示；

所述三维可视化管理子系统包括：

数据同步实时可视化显示模块，用于显示装卸臂作业环境的实时数据；所述装卸臂作业环境包括装卸臂本身；

三维模型模块，用于构建并展示同比例装卸臂作业环境三维模型；

模型数字化驱动模块，用于驱动所述装卸臂作业环境三维模型与实际装卸臂作业环境实现联动；

视频监控模块，用于显示装卸臂作业环境的实时画面；

环境与人员作业模块，用于检测当前装卸臂作业环境是否满足作业条件，在满足作业条件时，对作业人员及作业情况进行分配和记录；

通讯模块，用于实现三维可视化管理子系统内各模块之间，以及三维可视化管理子系统与其他系统之间的数据通信。

2.根据权利要求1所述的适用于船用装卸臂的码头3D智能管控平台，其特征在于，所述模型数字化驱动模块驱动所述装卸臂作业环境三维 模型与实际装卸臂作业环境实现联动，具体过程包括：

(1)数字化三维模型，包括：

将装卸臂作业环境三维模型中各个可实现运动的三维模型解析为对应的若干运动数据对象；

确定每个运动模型各自的基点坐标；

基于所述基点坐标生成每个运动数据对象对应的坐标图元；

对所述坐标图元进行矩阵转换，实现坐标图元重组，并为坐标图元添加实际工艺参数；

(2)进行联动，包括：

一一对应匹配每个运动模型的运动数据对象与实际运动数据对象；

计算运动模型当前的运动数据对象状态达到实际运动数据对象状态所需移动的坐标；

根据移动坐标建立运动模型的动作脚本，实现装卸臂作业环境三维模型与实际装卸臂作业环境的联动。

3.根据权利要求1所述的适用于船用装卸臂的码头3D智能管控平台，其特征在于，所述通讯模块包括防火墙、以太网总线、冗余服务器、PLC控制器、冗余控制环网以及通讯监控单元；所述防火墙用于连接外部第三方网络，所述以太网总线通过冗余服务器连接冗余控制环网，所述以太网总线上连接三维可视化管理子 系统的各个子模块，所述冗余控制环网上连接所述PLC控制器和外部其他系统；所述通讯监控单元用于实时监控各子系统、模块之间通讯是否出现故障，在故障时进行报警提示。

4.根据权利要求1所述的适用于船用装卸臂的码头3D智能管控平台，其特征在于，所述视觉识别定位子系统包括：

粗定位单元，用于初步粗定位船上目标法兰的位姿信息；

精定位单元，用于在粗定位单元定位的基础上进一步实时精定位船上目标法兰的位姿信息，还用于在装卸臂运动过程中检测障碍物，并将位姿信息和障碍物信息传送至自动对接子系统。

5.根据权利要求4所述的适用于船用装卸臂的码头3D智能管控平台，其特征在于，所述精定位单元还用于在检测到装卸臂运动过程中运动障碍物突然入侵时，触发告警信号。