视觉用于集装箱摆动控制

当荷载悬挂在起重机上时,不可避免会有一定量的摆动运动,例如,在码头装货时,一阵强风吹袭集装箱。另一方面,这也适用于确切需要高精度的场合,因为否则会造成装货延误,或者甚至会造成损坏。

为了确保在这些极端条件下,荷载定位不会持续太长时间而且不会太困难,需要采用新型智能解决方案,利用新开发的摆动调节器负责对集装箱进行高精度定位。

解决方案

该系统由一带有集成红外聚光灯以及三件式反射器的SIMATICVS710摄像机组成。为了检测荷载摆动角度,摄像机及红外聚光灯都直接安装在小车下面。红外聚光灯把灯光向下投向荷载,因此在摆动区内是最亮的。

安装在荷载接收机构上的三件式反射器,始终将灯光直接反射到带有集成摄像机的红外聚光灯。三件式反射器的这种特性也意味着,任何干扰外部灯光(例如港口照明)被直接反射到光源,这样它就不会到达摄像机。使用内置图像处理算法,摄像机确定荷载的角摆动,并将该摆动通过PROFIBUS-DP现场总线传递给摆动调节器。

图像处理系统内置于摄像机中,并使用内插算法。当摄像机到反射器之间的距离在3~50m范围内时,该系统确保最高分辨率和最高准确度,而且曝光时间短,测量速率高。摄像机内的图像处理系统,在图像区内查找发射器的精确几何形状。这为防止错误识别无关对象提供了极高程度的保证,例如反射式集装箱部件,以及反射器。

摄像机的专用保护外壳可容许其在港口环境条件(相对湿度高,含盐分的空气)下操作。在这些条件下,环境温度允许高达45摄氏度。当在凉爽或者有冰冻危险的区域使用时,可提供一台附加加热器,以防止白霜、雪花和凝结水积聚在反射器上。

由于来自LED聚光灯的红外射束具有有效的透雾性,而且三件式反射器反射灯光的强度高,因而当可见度不良(可见度降至约80m)时,也可进行操作。在这些条件下,摆动调节器不断进行监测,以查明摄像机是否识别反射器。甚至在悬挂过程中,因一侧强风发生扭绞,或者因起重机上的电缆长度不等而发生扭绞,均可通过合适措施对这种扭绞进行识别,并加以考虑。如果摄像机没有在一可调时间内识别反射器,则这可能表明反射器上有污物。在这种情况下,将向维护人员发出一条要求清洗的报警。如果天气非常恶劣,例如在有雾时,该系统也将告知它将不久无法继续对各种运动进行摆动调节。

成效

使用SIMATICVS710进行摆动调节,可在极端环境条件下对甚至最重的荷载也能实现精确定位,从而将装货时间缩至最短。该技术能够显著缩短集装箱船在码头所花的时间,显著降低港口税。