計算機圖像識別技術(shù)在RTG遠程自動化控制改造中的應(yīng)用

張俊馮

摘要

RTC遠程自動化控制系統(tǒng)（下文簡稱“RTG系統(tǒng)”）在當(dāng)今集裝箱碼頭領(lǐng)域的應(yīng)用愈加廣泛。是以經(jīng)濟、高效、安全運行為核心的一項自動化控制技術(shù)?；诖?，本文重點探究計算機圖像識別技術(shù)在RTC系統(tǒng)改造中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】RTG 系統(tǒng) 改造 應(yīng)用 必要性

為了能夠保證集裝箱碼頭日常工作中的安全、效率、質(zhì)量，必須要加強現(xiàn)代化系統(tǒng)的研究工作。RTG系統(tǒng)作為“互聯(lián)網(wǎng)+碼頭”的衍生品，能夠有效實現(xiàn)碼頭集裝箱運作的自動化處理形式，加強大車控制性能。

1 圖像識別技術(shù)在RTG系統(tǒng)中應(yīng)用的必要性

RTG也就是輪胎吊，是傳統(tǒng)集裝箱碼頭作業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備。在信息時代下，自動化技術(shù)不斷發(fā)展，碼頭作業(yè)對自動化機械程度要求更高。特別是在近十年，集裝箱碼頭行業(yè)對RTG自動化改造展開了多次嘗試，特別是在RTG系統(tǒng)運行中的大車糾偏、定位、防撞等方面，提出了多項研究以及嘗試，但是在識別方面依然有待改進。而應(yīng)用計算機圖像識別技術(shù)，可以實現(xiàn)RTG系統(tǒng)當(dāng)中智能防撞功能、自動糾偏功能、自動定位功能等，從而為RTG系統(tǒng)運行安全性、可靠性提供了有效技術(shù)支持方案。

2 計算機識別技術(shù)在RTG系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

2.1 RTC防撞智能預(yù)警系統(tǒng)

基于雙目立體視覺的RTG防撞智能預(yù)警系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括傳感器磁采集系統(tǒng)、視頻采集系統(tǒng)、輔助照明系統(tǒng)、出發(fā)控制系統(tǒng)、圖像分析系統(tǒng)、上位機通信系統(tǒng)、信息傳輸電纜、電源系統(tǒng)。傳感器系統(tǒng)中包括攝像頭、交換機、線纜、接口;視頻采集控制系統(tǒng)包括控制器、線纜、端口、主機端口（皆為觸發(fā)式）;輔助照明系統(tǒng)包括光感器、聲控器;圖像分析系統(tǒng)包括計算機（核心為CPU）以及各類軟硬件系統(tǒng)。

在視頻圖像采集系統(tǒng)當(dāng)中，每個視頻傳感器中都包含了左右兩顆攝像頭，在同一平面上連接到千兆網(wǎng)GIGE相機當(dāng)中。相機GIGE端口的可以通過與網(wǎng)線、交換機連接實現(xiàn)相應(yīng)功能。交換機通過GUGE網(wǎng)線和圖像分析主機相連。觸發(fā)端口與另一個觸發(fā)控制器端口采用線纜連接，確保相機同時觸發(fā)。

視頻采用同步觸發(fā)原理，主要是將輸入輸出隔離光電耦合電路、單片機電路、穩(wěn)壓電源線路、RS232通信電路構(gòu)成。輸入端直接連接到RTG系統(tǒng)PLC當(dāng)中，并由PLC統(tǒng)一發(fā)出指令，如果向RTG系統(tǒng)發(fā)送某個操作指令時，光電耦合電路會將相應(yīng)的單片機I/O口電平拉低，單片機會結(jié)合I/O口電平狀態(tài)判定前進方向，一方面能夠改變同步觸發(fā)端口確保信號輸出情況，讓傳感器動作獲得相關(guān)圖像;另一方面可以通過RS232端口發(fā)送顯示數(shù)據(jù)切換口令，這樣即可在采集信息時切換畫面。同步觸發(fā)系統(tǒng)還有一個功能，可以按照照度傳感器信號判定前方光照度，如果光照度不足，則會自動開啟補光燈進行補光，這樣即可確保成像圖片的質(zhì)量。

在雙攝像頭生成兩張圖像，且具有圖像差時，則程序會根據(jù)傳感器安裝高度、角度進行三維仿真模擬，將被攝物體三維空間坐標(biāo)計算出來。程序會可以有效對進入攝像范圍內(nèi)的人員、車輛、物體進行檢測、判斷以及自動跟蹤。如果有移動目標(biāo)進入到攝像范圍區(qū)域，可以根據(jù)被攝物體大小、速度等判定危險系數(shù)。假如判定的進入攝像范圍內(nèi)物體是危險源，則和PLC連接的RS232端口會自動化發(fā)出警報，或停止RTG繼續(xù)運作，提醒現(xiàn)場工作人員及時作出反應(yīng)。

2.2 加強RTG大車糾偏與定位

2.2.1 糾偏

通過設(shè)置傳感器，可以自動檢測大車在運行環(huán)境的平整度、車體輪胎氣壓、大車梁扭轉(zhuǎn)、重量不均等因素造成的跑偏問題。輪胎吊可以遠程控制大車運行，并通過預(yù)設(shè)行駛參數(shù)來判定大車是否出現(xiàn)了跑偏問題。設(shè)計人員需要事先確定大車行駛路線，并設(shè)置導(dǎo)向板，導(dǎo)向板上敷設(shè)了3條反光條（反光條中有多個像素點陣）。RTG系統(tǒng)初始化中需要對反光條在攝像頭所占像素大小進行提前設(shè)置。此時大車在運行過程中，如果靠近了導(dǎo)向板，此時攝像機中的像素會因為3條白色反光條而增加，此時系統(tǒng)會自動調(diào)整電機運行頻率，實現(xiàn)偏差糾正。如果大車距離導(dǎo)向板過遠時，則攝像機中的像素點會減少，系統(tǒng)會也會自動調(diào)節(jié)主動輪的運行頻率并實現(xiàn)糾偏。由于大車在行駛中可能出現(xiàn)跳動情況，如果反光條數(shù)量較少，可能會在行駛中丟失目標(biāo)，對糾偏不利，所以要保證反光條數(shù)量不低于3條，從而確保RTG系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

2.2.2 大車精準(zhǔn)定位

大車行駛到指定位置時，為了能夠精準(zhǔn)的進行抓箱、放箱的動作，需要大車能夠精準(zhǔn)的找到抓放箱位置，可以采用絕對值編碼器實現(xiàn)準(zhǔn)定位功能。雖然很多集裝箱企業(yè)采用了格雷姆線可以提高定位精度，但是造價高，需要輔助設(shè)備，所以提高了故障點。絕對值編碼器技術(shù)安裝困難，再加上大車在行駛可能出現(xiàn)顛簸、滑動，所以數(shù)據(jù)信息可能會產(chǎn)生偏差，因此可以采用相關(guān)技術(shù)展開計數(shù)清零。而圖像識別技術(shù)可以實現(xiàn)大車定位，也就是在碼頭安裝導(dǎo)向板，將定位信息、糾偏信息結(jié)合，此時反光條形碼不僅能夠?qū)崿F(xiàn)糾偏，還能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)定位功能。

3 結(jié)束語

綜上所述，在RTG系統(tǒng)中應(yīng)用計算機圖像識別技術(shù)，可以有效實現(xiàn)集裝箱現(xiàn)場安全報警以及大車糾偏、定位的功能，確保碼頭工作的精度、安全、效率，豐富了RTG系統(tǒng)功能，對碼頭集裝箱行業(yè)發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持。

參考文獻

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