识别集装箱吊装设备中的集装箱的方法、控制程序和系统.pdf

本发明涉及一种识别集装箱吊装设备中的集装箱的方法、控制程序和系统。为了识别集装箱吊装设备中的集装箱，借助至少两个摄像头来探测集装箱的棱角，所述摄像头分别设置在吊架的在集装箱端侧的端部上。当吊架和集装箱之间处于可预定的间距时，借助摄像头拍摄文字数字的集装箱识别标识并输入光学的符号识别装置中，此集装箱识别标识设置在集装箱顶面的端侧的端部上。由摄像头拍摄的集装箱识别标识通过符号识别装置进行数字化地处理，并与集装箱列表进行比较。

1.  一种用来识别集装箱吊装设备中的集装箱的方法，在此方法中
-借助至少两个摄像头来探测集装箱的棱角，所述摄像头分别设置在吊架的在集装箱端侧的端部上，
-当吊架和集装箱之间处于可预定的间距时，借助摄像头拍摄设置在集装箱顶面的端侧的端部上的文字数字的集装箱识别标识，并输入光学的符号识别装置中，
-由摄像头拍摄的集装箱识别标识通过所述符号识别装置进行数字化地处理，并与集装箱列表进行比较。

2.  按权利要求1所述的方法，其中对配属于由摄像头拍摄的集装箱识别标识的符号识别结果进行比较以确定匹配性，并在比较结果为肯定时，确认所述符号识别结果有效。

3.  按权利要求2所述的方法，其中在比较结果为否定时，使符号识别结果的匹配的和/或不同的组成部分信号化。

4.  按权利要求3所述的方法，其中可在用户界面中使符号识别结果的匹配的和/或不同的组成部分信号化，并在使用至少一个在用户界面上显示的集装箱识别标识的摄像头图像的情况下，要求用户修正有错误的组成部分。

5.  按权利要求1至4中任一项所述的方法，其中借助生产商标识、集装箱编号和检验号来验证符号识别结果的可信性。

6.  按权利要求1至5中任一项所述的方法，其中从由船舶传输到港口终端上的装载计划中得到集装箱列表。

7.  一种用来识别集装箱吊装设备中的集装箱的控制程序，此控制程序能加载到计算机的工作存储器中，并具有至少一个代码段，当所述计算机程序在计算机上运行时，通过执行所述代码段，
-借助至少两个分别设置在吊架的在集装箱端侧的端部上的摄像头来探测集装箱的棱角，
-当吊架和集装箱之间处于可预定的间距时，借助摄像头拍摄设置在集装箱顶面的端侧的端部上的文字数字的集装箱识
别标识并输入到光学的符号识别装置中，
-由摄像头拍摄的集装箱识别标识通过符号识别装置进行数字化地处理，并与集装箱列表进行比较。

8.  一种用来识别集装箱吊装设备中的集装箱的系统，此系统具有：
-至少两个分别设置在吊架的在集装箱端侧的端部上的摄像头，用来探测集装箱的棱角，
-控制装置，用来当吊架和集装箱之间处于可预定的间距时，借助摄像头拍摄设置在集装箱顶面的端侧的端部上的文字数字的集装箱识别标识并将图像输入到光学的符号识别装置中，
-光学的符号识别装置，用来对由摄像头拍摄的集装箱识别标识进行数字化地处理，并把处理结果与集装箱列表进行比较。

识别集装箱吊装设备中的集装箱的方法、控制程序和系统
技术领域&背景技术
因为在法律上要求，在目标港口卸货时即刻地识别出集装箱其及容纳的东西，所以可靠且快速地探测到集装箱识别标识符(如集装箱编号)，变得越来越重要。还因为物流原因，要求实现可靠且快速的探测，以确保每个集装箱都停在船舶或集装箱码头的堆叠区的所属位置上，以减少周转时间。
在过去，集装箱编号都是由集装箱码头的控制人员或吊车司机来读取并记录在清单中，例如使用可携带的电子探测仪。因此会耗费很高的人工和时间，并在探测和比照装载清单时会提高输入错误的风险。
原则上，集装箱可借助RFID标签和相应的扫描仪来识别。对这种方案的可接受性来说，重要的是，要在整个集装箱码头上基本普遍地使用标准化的RFID标签和扫描仪。此外，还可能产生独立应用，这可能会提高用于竞争性探测系统的基础设施成本。由此，基于RFID的集装箱识别系统至今还未在集装箱码头的运营商中实施。
基于OCR的系统可代替基于RFID的集装箱识别系统，借助基于OCR的系统可照下和发现安放在集装箱侧壁上的集装箱识别标识。但这要求，安装在吊车上的摄像头要明显地从吊车构件(如吊架)上伸出来。由于场地原因，由于摄像头的安装位置不方便，这种系统不会集成在每个吊车中。这也阻碍了上述基于OCR的系统的普遍应用。
发明内容
由此，本发明的目的是，创造一种快速且可靠的用来识别集装箱吊装设备中的集装箱的方法，它可简单地集成在现有的集装箱吊装设备中，因此可有效地实现此方法。
按本发明，此目的通过具有权利要求1特征的方法得以实现，并通过具有权利要求7特征的控制程序得以实现，还通过具有权利要求8特征的系统得以实现。在从属权利要求中说明了本发明的有利的改进方案。
依照按本发明的方法，为了识别集装箱吊装设备中的集装箱，借助至少两个摄像头来探测集装箱的棱角，所述摄像头分别设置在吊架的在集装箱端侧的端部上。为了改善识别结果，摄像头能以这种方式更精确地对准集装箱。当吊架和集装箱之间处于可预定的间距时，借助摄像头拍摄文字数字的集装箱识别标识并输入到光学的符号识别装置中，此集装箱识别标识设置在集装箱顶面的端侧的端部上。由摄像头拍摄的集装箱识别标识通过符号识别装置进行数字化地处理，并与集装箱列表进行比较。集装箱列表在此可作为词典来用，用来提高识别的准确度。
由于摄像头的上述布置，按本发明的方法可无问题地集成在现有的集装箱吊装设备中。此外还有利的是，集装箱按标准地在集装箱顶面的端侧的端部上设置文字数字的集装箱识别标识，因此按本发明的方法原则上可普遍地应用在所述集装箱吊装设备中。即使当端侧的端部上的文字数字的集装箱识别标识由于损坏或污染无法分析时，也可以通过多余的第二个摄像头快速且可靠地自动化地识别出集装箱，而无须使用者的干预。
按本发明的方法的另一优点是，为识别集装箱不需要(例如借助激光扫描仪)额外地行程高度探测。有利的是，所有的识别前期结果、中间结果和最终结果(例如图片或探测到的集装箱编号)都可记录在存储装置(例如连续环形存储器)中，用于存档和分析。
按本发明的优选改进方案，对符号识别结果进行比较以确定匹配性，此符号识别结果配属于由摄像头拍摄的集装箱识别标识，在比较结果为肯定时，则确认所述符号识别结果有效。从两个摄像头图像中推导出的结果以这种方式相互验证可信性，以提高识别的准确度。
在比较结果为否定时，则优选使符号识别结果的匹配的或不同的组成部分信号化。在此，符号识别结果的匹配的或不同的组成部分信号化可在用户界面中进行。此外，可在使用至少一个集装箱识别标识的摄像头图像(其在用户界面上显现出来)的情况下，来要求用户修正有错误的组成部分。
按本发明的有利的改进方案，借助生产商标识、集装箱编号和检验号来验证符号识别结果的可信性。此外，可从由船舶传输到港口终端上的装载计划中，得到集装箱列表。
按本发明的、用来识别集装箱吊装设备中的集装箱的控制程序能加载到计算机的工作存储器中，并具有至少一个代码段。在执行代码段时，借助至少两个摄像头来探测集装箱的棱角，所述摄像头分别设置在吊架的在集装箱端侧的端部上。此外，当吊架和集装箱之间处于可预定的间距时，借助摄像头拍摄文字数字的集装箱识别标识并输入到光学的符号识别装置中，此集装箱识别标识设置在集装箱顶面的端侧的端部上。此外，如果控制程序在计算机中运行，则由摄像头拍摄的集装箱识别标识通过符号识别装置进行数字化地处理，并与集装箱列表进行比较。
按本发明的、用来识别集装箱吊装设备中的集装箱的系统包含至少两个摄像头，它们分别设置在吊架的在集装箱端侧的端部上，用来探测集装箱的棱角。此外，还设置有控制装置，用来当吊架和集装箱之间处于可预定的间距时，借助摄像头拍摄文字数字的集装箱识别标识并把图像输入到光学的符号识别装置中，此集装箱识别标识设置在集装箱顶面的端侧的端部上。此外，按本发明的系统还具有光学的符号识别装置，用来对由摄像头拍摄的集装箱识别标识进行数字化地处理，并把处理结果与集装箱列表进行比较。
附图说明
下面在实施例中借助附图详细地阐述了本发明。其中：
图1系统的示意图，此系统用来识别集装箱吊装设备中的集装箱；
图2方法的流程图表，此方法用来识别集装箱吊装设备中的集装箱；
图3在用户界面上显现出来的集装箱识别标识的摄像头图像上，符号识别结果的两个错误的待修正的组成部分；
图4在第一场景中，两个在用户界面上显现出来的匹配的符号识别结果；
图5在第二场景中，两个在用户界面上显现出来的不匹配的符号识别结果；
图6在第三场景中，两个在用户界面上显现出来的不完整的符号识别结果。
具体实施方式
图1所示的系统包含两个摄像头103、104，它们分别设置在吊架101的在集装箱端侧的端部111、112上。相应图2所示的流程图表的步骤201，借助摄像头103、104可探测和定位集装箱102的棱角。此外，还设置有控制装置106(例如SIMATIC S7)，它控制着摄像头103、104和光学的符号识别装置105，并与图形用户界面107相连。
摄像头103、104可例如通过光波导体由控制装置106进行控制。图形用户界面107可以是指例如触摸式PC、便携式PC或在计算能力和使用舒适方面类似的基于计算机的仪器。为了消除光线影响，优选还额外地在每个摄像头103、104的附近安装卤素探照灯131、141或类似的光源，它们照亮了摄像头103、104的各自的扫描范围。
按照控制装置106的预值，在按图2的步骤202中，在吊架101和集装箱102之间存在预定间距时，借助摄像头103、104拍摄文字数字的集装箱识别标识121、122，这些集装箱识别标识121、122设置在集装箱顶面的端侧的端部上。通过图1未详细示出的传感器单元检测吊架101和集装箱102之间的间距，此传感器单元与控制装置106相连。通过控制装置106，将集装箱识别标识121、122的图像输入光学的符号识别装置105中。
按照图2所示的流程图表的步骤203，所述图像通过光学的符号识别装置进行处理。紧接着在可信性验证的框架中，光学的符号识别装置的处理结果与集装箱列表进行比较(步骤204)。为此，在其它的方法步骤中，首先把船舶装载计划传输到港口终端上(步骤205)，紧接着把由此导出的集装箱列表近似当作词典传输到光学的符号识别装置105中(步骤206)。
紧接着，在步骤207中对符号识别结果进行比较以确定匹配性，此符号识别结果配属于由摄像头103、104拍摄的集装箱识别标识121、122。在比较结果为肯定时，则确定符号识别结果匹配。
在比较结果为否定时，则按本发明的优选构造方案，使符号识别结果的匹配的或不同的组成部分信号化。为了修正符号识别结果的错误的组成部分，按图3在用户界面107上给吊车司机或控制人员显示集装箱识别标识的摄像头图像301、302。
除了摄像头图像301、302外，还在用户界面107上示出了配属于图像301、302的符号识别结果，用来进行控制。在图4至6中示出了3个不同的场景，它们的符号识别结果分别是匹配的、不匹配的或不完整的。
按照图4，在用户界面107的专用显示区401、402中示出了匹配的符号识别结果，并按符号识别状态衬上了颜色，例如在识别完整且匹配的情况下衬上绿色。在显示区401、402旁边，设置了配属于显示区401、402的动作操控面411、421，通过它们可额外地显现出符号识别状态，并依照状态来提供所选的功能，来在符号识别结果上加上使用者的反馈。
按图5和6的专用显示区501、502、601、602中示出的符号识别结果反映了标号识别不匹配或不完整的场景。按图5，符号识别结果是完整的但不匹配；而按图6，符号识别结果是不完整的且是不匹配的。相应地，通过动作操控面511、512、611、612来提供功能，以更把选出的符号识别结果确认为正确的，或补充及修正不完整的符号识别结果。
按本发明的构造方案，在放置过程中不停地重复OCR分析，读出的数据连续地收集到中间存储器中。例如如果吊架101移到集装箱102上且关上了卡锁元件(如鳍状件)，则结束识别过程。这可通过对控制装置106进行相应的配置或编写程序来实现。
上述的方法可例如通过控制程序来实施，此控制程序能加载到基于计算机的控制装置106的工作存储器中，并具有至少一个代码段。如果控制程序在基于计算机的控制装置106中运行，则在执行此代码段时会执行上述的方法步骤。
本发明的应用不局限于所述的实施例。