OCR技術(shù)在港口機(jī)械中的應(yīng)用與發(fā)展

張輝 顧思義

摘 要：OCR系統(tǒng)在集裝箱貨運(yùn)碼頭橋吊中的應(yīng)用已經(jīng)在世界范圍內(nèi)普及開來，OCR技術(shù)能夠改善集裝箱貨運(yùn)碼頭的工作環(huán)境、提升工作效率、降低工作風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)識(shí)別準(zhǔn)確度、識(shí)別效率等方面還需技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展來提升。

關(guān)鍵詞：OCR技術(shù)；集裝箱貨運(yùn)碼頭；橋吊；效率

1.OCR技術(shù)概況

OCR技術(shù)（Optical Character Recognition），即光學(xué)特性識(shí)別技術(shù)，通過檢測(cè)目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)中亮、暗的光學(xué)特性，采集數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)比對(duì)完成識(shí)別信息的技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析方式的實(shí)現(xiàn)方式已經(jīng)呈現(xiàn)出多元化和高效化，OCR技術(shù)也有了長足的發(fā)展，在高速交通、機(jī)場(chǎng)、海關(guān)等領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)中也有著廣泛的應(yīng)用，其中集裝箱貨運(yùn)碼頭因?yàn)镺CR技術(shù)的引入，極大的減少了工作人員的繁瑣且易出錯(cuò)的集裝箱信息識(shí)別管理的工作量，已經(jīng)在國內(nèi)外碼頭普遍應(yīng)用。OCR技術(shù)的應(yīng)用也是在港口自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)中的重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。本文主要探討的內(nèi)容是OCR系統(tǒng)在國內(nèi)外集裝箱碼頭應(yīng)用的對(duì)比、實(shí)現(xiàn)方式，以及OCR系統(tǒng)在橋吊系統(tǒng)的中的應(yīng)用發(fā)展展望。

2.OCR技術(shù)在碼頭應(yīng)用的國內(nèi)外現(xiàn)狀

目前OCR技術(shù)在國內(nèi)集裝箱貨運(yùn)碼頭或者集裝箱堆場(chǎng)中普遍應(yīng)用，在集裝箱堆場(chǎng)管理、集裝箱進(jìn)出碼頭閘機(jī)的過程中，通過OCR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)集卡車牌、所載集裝箱編碼的數(shù)據(jù)采集和分析，系統(tǒng)自動(dòng)完成集裝箱位的分配和管理，實(shí)現(xiàn)集裝箱數(shù)據(jù)信息高效的管理，大大的降低人力資源成本。

而相較于國內(nèi)OCR技術(shù)僅僅用于集裝箱堆場(chǎng)的管理系統(tǒng)，國外貨運(yùn)集裝箱碼頭在OCR技術(shù)與橋吊相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)集裝箱在裝卸船過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集管理，完全替代理貨員的工作，已經(jīng)是相當(dāng)成熟的技術(shù)。目前國外已經(jīng)有大量集裝箱碼頭數(shù)以百計(jì)的橋吊配備了OCR系統(tǒng)來參與集裝箱的數(shù)據(jù)管理，而國內(nèi)碼頭在此方面的應(yīng)用還處于剛起步階段，基于OCR系統(tǒng)能夠大幅度的提升橋吊的裝卸效率，因此橋吊OCR技術(shù)在國內(nèi)的集裝箱貨運(yùn)碼頭有著很大的發(fā)展前景和市場(chǎng)。

3.OCR識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案

現(xiàn)在國際貨運(yùn)碼頭上相對(duì)成熟的橋吊OCR系統(tǒng)包括：固定式數(shù)據(jù)采集方案、相對(duì)目標(biāo)靜止式采集方案、已經(jīng)混合式數(shù)據(jù)采集方案。

1）.固定式采集方案即將數(shù)據(jù)采集掃描儀安裝在集裝箱經(jīng)過軌跡的結(jié)構(gòu)上，OCR系統(tǒng)通過讀取橋吊PLC數(shù)據(jù)，并與掃描儀傳感器相互配合，當(dāng)帶箱吊具位置經(jīng)過掃描儀時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過系統(tǒng)分析，完成OCR的識(shí)別功能。此方案的優(yōu)點(diǎn)在于安裝方便，且掃描儀安裝方式相對(duì)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生損壞也便于維修，但是缺點(diǎn)也非常明顯，即在吊具快速運(yùn)行的過程中，以相對(duì)較高的速度經(jīng)過掃描儀，采集數(shù)據(jù)的精確性不高，存在一定錯(cuò)誤率。

2）.相對(duì)靜止式采集方案即掃描儀通過預(yù)安裝的軌道實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，通過讀取PLC吊具數(shù)據(jù)，跟隨吊具運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)于吊具靜止的狀態(tài)進(jìn)行圖片信息的采集。此方案的優(yōu)點(diǎn)在于能夠高效且準(zhǔn)確的采集到數(shù)據(jù)，能夠很好的提升數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)度。但是由于使用軌道來實(shí)現(xiàn)掃描儀的快速跟隨功能，安裝更加復(fù)雜，設(shè)備的抗震要求更高，使用成本也相對(duì)高。

3）.混合式數(shù)據(jù)采集方案，即上述兩種方案相結(jié)合，采取以相對(duì)靜止式數(shù)據(jù)采集方式為主，并在放箱位置附近輔以固定式數(shù)據(jù)采集掃描儀，實(shí)現(xiàn)兩種方案的相互補(bǔ)充協(xié)調(diào)，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理分析，提高數(shù)據(jù)采集的精確度和采集效率。以最高效的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集工作。這也是目前比較普遍的OCR方案。

4.OCR識(shí)別系統(tǒng)的工作流程

發(fā)展到現(xiàn)階段，OCR識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)能夠勝任大多數(shù)理貨員的工作，包括：箱號(hào)代碼、有無危險(xiǎn)品標(biāo)簽以及箱門朝向等能容。橋吊OCR系統(tǒng)的順利運(yùn)行，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)理貨員遠(yuǎn)程辦公。

OCR系統(tǒng)的工作流程：通過TOS（碼頭管理系統(tǒng)）發(fā)送卸船指令，橋吊PLC通過遠(yuǎn)程通訊接收到卸船指令之后進(jìn)行卸船工作，OCR系統(tǒng)通過通訊讀取橋吊PLC的工作動(dòng)態(tài)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，通過判斷吊具位置以及吊具開閉鎖狀態(tài)，OCR系統(tǒng)在帶箱子吊具進(jìn)入可讀取范圍時(shí)開始采集數(shù)據(jù)信息，當(dāng)讀取成功之后進(jìn)入數(shù)據(jù)分析階段，倘若數(shù)據(jù)讀取不完整，系統(tǒng)會(huì)將此次卸箱采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)控辦公室理貨員，通過圖片信息進(jìn)行人工識(shí)別，完成集裝箱數(shù)據(jù)的采集，此時(shí)將有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)絋OS系統(tǒng)，TOS系統(tǒng)根據(jù)集裝箱數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的集裝箱管理，分配堆場(chǎng)位置，并發(fā)送指令給橋吊將集裝箱卸載到相應(yīng)的卡車或者跨運(yùn)車上，完成一個(gè)卸船流程。詳細(xì)流程見圖2

5.OCR系統(tǒng)現(xiàn)階段的優(yōu)勢(shì)、發(fā)轉(zhuǎn)與展望

OCR系統(tǒng)在現(xiàn)階段的普遍應(yīng)用，已經(jīng)表明它在調(diào)高效率、較低風(fēng)險(xiǎn)方面已經(jīng)得到了國際各貨運(yùn)碼頭的認(rèn)可。穩(wěn)定的OCR系統(tǒng)不會(huì)受到碼頭惡劣天氣的影響，且不會(huì)出現(xiàn)人員操作上出現(xiàn)的失誤，效率方面能夠保證。同時(shí)理貨員能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程辦公室辦公，提高了工作人員的舒適程度和安全度。極大程度的縮減了碼頭的用人成本。但同時(shí)能夠提供成熟OCR技術(shù)的廠家少，存在壟斷市場(chǎng)趨勢(shì)，導(dǎo)致引進(jìn)此系統(tǒng)的成本高，這也是國內(nèi)碼頭在橋吊中很少使用此系統(tǒng)的一個(gè)主要原因。

OCR系統(tǒng)在未來發(fā)展方面，還有很大的空間。在識(shí)別內(nèi)容方面還可涵蓋集裝箱是否破損、有誤特殊標(biāo)簽、鉛封號(hào)的識(shí)別等。在識(shí)別技術(shù)方面，目前主要是采用圖像信息的采集和識(shí)別，未來在提高識(shí)別精準(zhǔn)度和識(shí)別速度方面，可以采用更加精確的數(shù)據(jù)采集儀器，通過圖像采集、3D結(jié)構(gòu)掃描采集等多鐘數(shù)據(jù)采集方式相結(jié)合，獲取更全面的信息，做到更全面更精確的數(shù)據(jù)采集，最終可以完全取代人工的輔助。這也是未來集裝箱貨運(yùn)碼頭走向全自動(dòng)化、無人化的一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。

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（作者單位：上海振華重工集團(tuán)（股份）有限公司）