自動地光學確定集裝箱吊具的目標位置的方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設計一種用于自動地光學確定目標位置的方法和系統，集裝箱借助裝載吊 車W該目標位置放置在承載車輛上。
【背景技術】
[0002] 裝載吊車被安放在貨物中轉場地上、倉儲場地上、裝配廠房中和船巧中W及應用 在鐵軌鋪設中。裝載吊車的一個實施方案是龍口吊。其如大口一樣跨接裝載區域和工作 區域。通常，其側壁利用輪子在兩個平行的軌道上運行，在軌道之間，機動車或者所謂的 AGV(自動導引車）在通常標記的軌跡上裝載或者卸載。具有起升機構的貓頭吊在吊橋上、 龍口吊的水平部分上移動。可替換的是，軌道旋轉吊車也可W裝配在吊橋上。
[0003] 集裝箱吊具（英文為"Spreader"(吊箱機））是提升裝置，利用該提升裝置能夠抓 取ISO標準的集裝箱。其不僅作為不變的僅僅確定地用于一個集裝箱尺寸的集裝箱吊具所 公開，也作為伸縮的集裝箱吊具所公開，其幾頓重的伸縮框架能夠靈活地調節用于在長度 上不同標準的集裝箱（標準尺寸20'至45'）。出于另外的考慮，首先2. 896m的高貨柜集裝 箱的最大高度是重要的。
[0004] 龍口吊升降車、龍口吊裝載車、叉車裝載車或者橫向叉車裝載車都可W配備有集 裝箱吊具。集裝箱吊具在此也是附加設備，其所謂的扭鎖曬入到集裝箱的四個上部標準化 的邊角金屬配件中或者曬合到側面的邊角金屬配件中。在此，扭鎖的部件W9〇D旋轉，由此 確保形狀配合的連接，W用于鎖定。扭鎖的尺寸是標準化的并且具有約104mm的長度W及 56mm的寬度。
[0005] 在集裝箱物流中的通常的工作流程是將集裝箱錯定在集裝箱吊具上，接下來利用 集裝箱吊具移動集裝箱，W及將集裝箱錯定在火車廂或者載貨汽車或者自動引導車輛的裝 載面上。該目的現今僅僅由吊車司機完成，吊車司機有時候坐在遠距離的工作站中并且通 過視頻圖像操縱不同的吊車。
[0006] 為了將集裝箱錯定在載貨汽車或者火車廂的裝載面上，再一次使用了扭鎖。在放 置集裝箱時，集裝箱的標準化的邊角金屬配件必須精確通過載貨汽車或者火車廂的扭鎖定 位。對于定位來說所必需的精度在此可W估計為25mm，其中高度精度具有較小關鍵度。 W〇7] 由J如gK訪ger和Mike化uendor在2011年第19屆國際吊車專業會議上提 出的文獻"集裝箱吊車的攝像機輔助的自動化-前景、技術、框架條件化ameragestiltzte AutomatisierungvonContainerkranen-Potentiale,Technologien,民ahmenbedingung en)"公開了一種在載重汽車上攝像機輔助的自動化的裝載和卸載位置識別。該位置從高分 辨率的攝像機的圖像中提取，該位置W大的高度裝配在集裝箱吊車的貓頭吊處。在此，在攝 像機圖像中識別出集裝箱的邊角金屬配件W及載重汽車的裝配面的扭鎖。
[0008] 由EP2724972A1公開了一種用于發現潛在的扭鎖位置的方法，該方法W此為基 礎，即從上方利用固定在獨立跪桿上的3D激光掃描儀為承載車輛的上側的至少一部分獲 得一系列測量點，運些測量點然后與虛擬的測試體進行比較。然后，由潛在的扭鎖區域的 量，基于已知的和預設的結構細節確定實際的扭鎖。
[0009] 由EP2574587公開了一種方法，該方法使用在吊箱機處的3D攝像機，W確定扭鎖 位置。只要吊箱機攝像機是2D視頻攝像機，就要使用附加的在吊箱機頭部固定的線性激光 器，其對載貨汽車的表面在之前標出的區域中進行掃描并且W運樣的方式提供用于扭鎖位 置的必要的輪廓信息。在此，由2D攝像機評估激光的線性曲率、其例如當在承載車輛的表 面上有凸起或者凹進時所產生，從而W運種方式對扭鎖進行識別。
[0010] 所有的方法共同的是，或者使用3D攝像機（優選的是激光掃描儀），或者通過附加 裝置，如線性激光器對2D攝像機進行擴展。
[0011] 使用基于應用3D激光掃描儀的方法的所有系統具有成本方面的劣勢。因此購置 運樣的掃描儀已經帶來了巨大的成本。此外，其還需要非常耗時的啟動和校準。激光掃描 儀的另外的缺陷在于，激光單元通過空氣污物、如港口中的柴油廢氣被污染并因此必須經 常維護。反射能夠再次提高干擾易發性性。因為在正常運行中僅使用唯一的激光掃描儀， 其裝配在裝載或者卸載站附近的跪桿處，所W激光掃描儀的故障意味著整個系統的停機。
[0012] 前述的缺點也至少部分地適用于需要附加的激光器的光學系統。

【發明內容】

[0013] 因此，本發明的目的在于，提出一種用于確定集裝箱吊具的目標位置的方法W及 用于確定集裝箱吊具的系統，該系統純光學地工作并且因此費用是最小的，而不會提高通 常的錯定過程的故障易發性。
[0014] 該目的通過具有權利要求1的特征的用于在集裝箱的保持裝置上對集裝箱吊具 進行定位的方法實現。保持裝置在此通常理解為有人駕駛或者無人駕駛（拖車）類型的車 輛，集裝箱通過提升裝置和集裝箱吊具放置在其上面或者從其上面將集裝箱取下。至少一 個光學2D攝像機作為圖像輸出傳感器固定在集裝箱吊具處。攝像機如下地固定在集裝箱 吊具處，即至少其傳感器包括基本垂直向下執行的視野。為了實現此目的，攝像機或者至少 一個傳感器利用吊臂固定在集裝箱吊具處。運樣的布置是已知的，集裝箱吊具通常配備有 四個運種類型的攝像機系統，從而在具有貨物的周圍環境中為吊車駕駛員實現視覺支持。 本方法現在有利地使用無論如何都存在的攝像機系統的至少一個傳感器。該傳感器將視頻 圖像作為集裝箱吊具周圍環境的測量值提供給計算單元，其中，因為其基本上垂直向下指 向的視野，特別地也將保持裝置的測量值W俯視圖提供給計算單元。因為吊臂的原因，懸掛 的集裝箱的側面、然而至少是底部區域同樣處于傳感器的視野中。
[0015] 保持裝置在其表面上具有至少一個標記。運些標記例如可W是自然標記，其由保 持裝置的結構給出。例如可W是用于將欄桿固定在拖車的外邊緣處的孔。然而，根據本發 明有利的是，放置在表面上的運些標記具有確定的尺寸并且運樣地設計，即其具有相對于 周圍環境的清晰的反差。運些標記例如可W被粘接或者烙接上。為了改進可見性，在此也 可W使用運樣的標記，其是輕微的反射的或者放射光線的，從而借此增大反差并進而提高 用于傳感器的可讀性。
[0016] 計算單元由獲取的測量值，視頻圖像形成數據，計算單元由該數據為集裝箱吊具 計算出用于錯定位置的目標位置數據。為將集裝箱錯定在拖車或者集裝箱吊具處，通常使 用錯定裝置，如其作為扭鎖所已知的那樣。但是其也可W使用另外的錯定裝置，例如像邊角 金屬配件。在拖車上的錯定裝置通常處于集裝箱下方并且其由集裝箱對于傳感器而言進行 了遮擋，每次對中時，集裝箱利用其錯定件處于保持裝置的所屬的錯定裝置之上。在此，目 標位置數據是運樣的數據，其被控制用于使集裝箱精確對中地在錯定位置上方并進而在其 錯定裝置上方移動。對于定位來說所必需的精度在此可W在大約25-35mm之間。
[0017] 具有定義的形狀和定義的尺寸的前述標記為計算單元所已知并且作為參數提供。 運就是說，計算單元借此能夠從測量值中提取標記并與在計算單元中存儲的標記參數進行 比較，從而識別出對于接下來的步驟來說相關的標記。通過計算單元由標記的二維測定 (Vermessung),也就是在至少一個方向上的平面中的測定、在傳感器和保持裝置的表面之 間的高度信息W及由集裝箱吊具相對于標記的水平錯位計算出用于錯定位置的目標位置 數據，該目標數據然后能夠通過吊車控制裝置受控地駛到。如果集裝箱吊具處于目標位置 處，那么集裝箱吊具或者集裝箱受控地下降并且放置到其錯定裝置上。在傳感器相對于保 持裝置的表面并進而相對于標記所處于的給定高度中，由傳感器獲得的相關于標記的測量 數據W像素的方式體現。盡管如此，評估在標記之間的或者在標記的至少一個邊緣和集裝 箱吊具的當前水平位置之間的像素間距。因為不僅標記的尺寸是已知的，而且集裝箱吊具 在鎖定狀態中的錯位也是已知的，所W可W為集裝箱吊具計算出目標位置數據。
[0018] 該方法W及集裝箱吊具提供了用于對集裝箱吊具進行自動定位的可靠的解決方 案。試驗指出，基于二維數據處理的精確性也是很高的，即在實現了定位后，扭鎖能夠自動 地鎖定到集裝箱的邊角金屬配件中。運允許對公路交通的載貨汽車或者對火車車廂的自動 裝載，其中待運輸的集裝箱必須利用扭鎖固定在裝載面上。輸出圖像的傳感器在集裝箱吊 具處的定位由于靠近待識別的物體的原因而實現了高的精確性并且接下