集装箱车辆码头装卸定位系统的硬件设计

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。