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摘要:本文主要介绍了利用激光的方向性好、亮度高、相干性好的特性实现的港口集装箱定位系统硬件设计,加上无线遥控装置,方便了吊桥上的工作人员进行停车位置切换。
关键词:激光;红外;遥控
1.引言
集装箱运输已经为国际贸易带来了革命性变化,使得汽车零部件和玩具之类的小商品能通过海路、铁路和公路迅速运输。集装箱运输的迅猛发展,使得码头集装箱的流量巨大,于是集装箱的快速装卸便被摆在了重要位置。目前,码头上大多采用的是人工指挥集装箱的装载。其缺点是效率很低,影响集装箱的装卸速度,不利于整个港口的高速运作。若在桥吊两侧安装“人眼”(摄像头),在集装箱卡車(以下简称集卡)内安装接收设备,则使成本大大增加。本文所设计的集装箱车辆码头装卸定位系统具有许多突出的优点:定位精确、反应速度快、成本低、操作方便、减小了工人的工作强度,并显著提高了工作效率。
2.设计内容简介
本系统设计主要采用红外检测法和激光检测法。
(一)第一预告区采用了红外检测的方法。当驾驶员IC卡识别系统给出放行信号,电子档杆抬起放行后,若有红外光被反射回来,说明有车辆驶入,也代表有车辆通过,此时档杆恢复原位,若半分钟内,无红外光被反射即无车辆通过,档杆也恢复原位;检测到车辆通过以后,启动第二预告区的检测装置。
(二)第二预告区的检测装置采用了激光检测方法,光敏检测管若检测到从集卡上的特殊反射镜(该镜面可以使得任意发射方向的激光按照原路返回)反射回的信号,则说明的确有集装箱进入(其他物体反射回的光很弱,对本系统无干扰,即使是平面镜,由原路返回的概率也很小,很难引起误触发),当集装箱进入每个目标位置前3米、l米处分别发出第一、第二预警信号,告诉司机目标位置正逐步接近。为了使司机能快速停准位置,提高整个港口的运行效率,本系统在每个目标位置前3米、l米处分别发出第一、第二预警信号,告诉司机目标位置正逐步接近。距离目标位置3米时,点亮红灯,以通知司机,离目标位置还有1m点亮黄灯,以提示司机,同时启动目标位置定位装置。
(三)定位装置采用了激光检测方法,若在一定时间内没有检测到被反射回的信号,则说明进入第一预告区的不是集装箱,系统自动复位;若集卡经过目标位置一次,则红灯点亮一次(200ms),若集卡停在了目标位置,则红灯一直亮着,司机即可从红灯的亮暗来判断是否到达目标位置。到达目标位置后,启动自动称重系统进行称重,然后进行装卸货,再一次称重,并记录两次称重之差;通知驾驶员离开,同时系统自动复位。
3.车辆探测单元的设计
集装箱车辆码头装卸定位系统的探测装置采用红外探测。红外探测单元分为红外发射装置和红外接收装置两部分。
(一)红外发射装置所需主要元件——8050三极管, 8050是一种低电压,大电流,小信号的NPN型三极管,做对射式使用时,由于是红外线发射管和接收管正对,反射管发射的光线直接投射到接收管,近距离内几乎没有衰减,因此发射管无须较大的发射功率,接收管对周边电路要求也不是很高。对普通功率的红外线发射管来讲,一般连续工作正向电流(直流)都可达50mA,脉冲驱动时可达1A或1.2A及1.5A,主要受驱动脉冲的占空比来决定。但实际应用环境中,都很少让它工作在极限电流状态即可达到要求。红外发射装置主要用途是常规应用以及音频放大。
(二)红外接收装置即红外接收三极管,通常只有两只脚,可简单理解为一个红外线二极管和一个三极管的集成,它的集电极发射极间(C,E极间)可等效为单向导通的一个光敏电阻,不同于普通光敏电阻的是它的等效电阻的变化范围更宽广,饱和导通时为几百欧姆,截止时为无穷大。它的主要功能包括放大,选频,解调几大部分,要求输入信号需是已经被调制的信号。经过它的接收放大和解调会在输出端直接输出原始的信号。从而使电路达到最简化!灵敏度和抗干扰性都非常好,可以说是一个接收红外信号的理想装置。
红外探测单元的电路如图1所示。
4.车辆距离与位置检测单元的设计
车辆距离与位置检测单元主要采用激光探测。
激光检测单元分为激光发射装置和激光接收装置两部分。
(一)激光发射装置的主要部分是激光二极管和NPN型8050三极管。量子阱激光二极管具有阈值电流低,输出功率高的优点,在双向光接收机的回传模块中,上行发射一般都采用量子阱激光二极管作为光源,它的主要作用是发出激光信号。8050三极管放大器起放大信号的作用。
(二)激光接收装置采用CX20106红外接收装置, CX20106是红外线遥控接收前置放大双极性集成电路,内部电路由前置放大器、自动偏执电平控制电路、限幅放大器、带通放大器、峰值检波器和波形整型电路等组成。CX20106性能优越,可用来代替多种信号的遥控集成电路。
所设计的激光检测单元的电路如图2所示:
5.小结
该设计与现有智能定位系统比较,具有定位精度高、成本低等优点,设有红外预检区,整个系统平时处于休眠状态,只有当车辆进入预检区后才打开、工作,这样不仅减小了整机功耗,更延长了系统工作寿命。
作者简介:王芳,女,1969,汉族,威海职业学院副教授,工程硕士。
关键词:激光;红外;遥控
1.引言
集装箱运输已经为国际贸易带来了革命性变化,使得汽车零部件和玩具之类的小商品能通过海路、铁路和公路迅速运输。集装箱运输的迅猛发展,使得码头集装箱的流量巨大,于是集装箱的快速装卸便被摆在了重要位置。目前,码头上大多采用的是人工指挥集装箱的装载。其缺点是效率很低,影响集装箱的装卸速度,不利于整个港口的高速运作。若在桥吊两侧安装“人眼”(摄像头),在集装箱卡車(以下简称集卡)内安装接收设备,则使成本大大增加。本文所设计的集装箱车辆码头装卸定位系统具有许多突出的优点:定位精确、反应速度快、成本低、操作方便、减小了工人的工作强度,并显著提高了工作效率。
2.设计内容简介
本系统设计主要采用红外检测法和激光检测法。
(一)第一预告区采用了红外检测的方法。当驾驶员IC卡识别系统给出放行信号,电子档杆抬起放行后,若有红外光被反射回来,说明有车辆驶入,也代表有车辆通过,此时档杆恢复原位,若半分钟内,无红外光被反射即无车辆通过,档杆也恢复原位;检测到车辆通过以后,启动第二预告区的检测装置。
(二)第二预告区的检测装置采用了激光检测方法,光敏检测管若检测到从集卡上的特殊反射镜(该镜面可以使得任意发射方向的激光按照原路返回)反射回的信号,则说明的确有集装箱进入(其他物体反射回的光很弱,对本系统无干扰,即使是平面镜,由原路返回的概率也很小,很难引起误触发),当集装箱进入每个目标位置前3米、l米处分别发出第一、第二预警信号,告诉司机目标位置正逐步接近。为了使司机能快速停准位置,提高整个港口的运行效率,本系统在每个目标位置前3米、l米处分别发出第一、第二预警信号,告诉司机目标位置正逐步接近。距离目标位置3米时,点亮红灯,以通知司机,离目标位置还有1m点亮黄灯,以提示司机,同时启动目标位置定位装置。
(三)定位装置采用了激光检测方法,若在一定时间内没有检测到被反射回的信号,则说明进入第一预告区的不是集装箱,系统自动复位;若集卡经过目标位置一次,则红灯点亮一次(200ms),若集卡停在了目标位置,则红灯一直亮着,司机即可从红灯的亮暗来判断是否到达目标位置。到达目标位置后,启动自动称重系统进行称重,然后进行装卸货,再一次称重,并记录两次称重之差;通知驾驶员离开,同时系统自动复位。
3.车辆探测单元的设计
集装箱车辆码头装卸定位系统的探测装置采用红外探测。红外探测单元分为红外发射装置和红外接收装置两部分。
(一)红外发射装置所需主要元件——8050三极管, 8050是一种低电压,大电流,小信号的NPN型三极管,做对射式使用时,由于是红外线发射管和接收管正对,反射管发射的光线直接投射到接收管,近距离内几乎没有衰减,因此发射管无须较大的发射功率,接收管对周边电路要求也不是很高。对普通功率的红外线发射管来讲,一般连续工作正向电流(直流)都可达50mA,脉冲驱动时可达1A或1.2A及1.5A,主要受驱动脉冲的占空比来决定。但实际应用环境中,都很少让它工作在极限电流状态即可达到要求。红外发射装置主要用途是常规应用以及音频放大。
(二)红外接收装置即红外接收三极管,通常只有两只脚,可简单理解为一个红外线二极管和一个三极管的集成,它的集电极发射极间(C,E极间)可等效为单向导通的一个光敏电阻,不同于普通光敏电阻的是它的等效电阻的变化范围更宽广,饱和导通时为几百欧姆,截止时为无穷大。它的主要功能包括放大,选频,解调几大部分,要求输入信号需是已经被调制的信号。经过它的接收放大和解调会在输出端直接输出原始的信号。从而使电路达到最简化!灵敏度和抗干扰性都非常好,可以说是一个接收红外信号的理想装置。
红外探测单元的电路如图1所示。
4.车辆距离与位置检测单元的设计
车辆距离与位置检测单元主要采用激光探测。
激光检测单元分为激光发射装置和激光接收装置两部分。
(一)激光发射装置的主要部分是激光二极管和NPN型8050三极管。量子阱激光二极管具有阈值电流低,输出功率高的优点,在双向光接收机的回传模块中,上行发射一般都采用量子阱激光二极管作为光源,它的主要作用是发出激光信号。8050三极管放大器起放大信号的作用。
(二)激光接收装置采用CX20106红外接收装置, CX20106是红外线遥控接收前置放大双极性集成电路,内部电路由前置放大器、自动偏执电平控制电路、限幅放大器、带通放大器、峰值检波器和波形整型电路等组成。CX20106性能优越,可用来代替多种信号的遥控集成电路。
所设计的激光检测单元的电路如图2所示:
5.小结
该设计与现有智能定位系统比较,具有定位精度高、成本低等优点,设有红外预检区,整个系统平时处于休眠状态,只有当车辆进入预检区后才打开、工作,这样不仅减小了整机功耗,更延长了系统工作寿命。
作者简介:王芳,女,1969,汉族,威海职业学院副教授,工程硕士。