OCR技術在港口機械中的應用與發(fā)展

張輝 顧思義

摘 要：OCR系統(tǒng)在集裝箱貨運碼頭橋吊中的應用已經(jīng)在世界范圍內普及開來，OCR技術能夠改善集裝箱貨運碼頭的工作環(huán)境、提升工作效率、降低工作風險。同時識別準確度、識別效率等方面還需技術的進一步發(fā)展來提升。

關鍵詞：OCR技術；集裝箱貨運碼頭；橋吊；效率

1.OCR技術概況

OCR技術（Optical Character Recognition），即光學特性識別技術，通過檢測目標圖像數(shù)據(jù)中亮、暗的光學特性，采集數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)比對完成識別信息的技術。隨著計算機技術的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析方式的實現(xiàn)方式已經(jīng)呈現(xiàn)出多元化和高效化，OCR技術也有了長足的發(fā)展，在高速交通、機場、海關等領域已經(jīng)廣泛應用，在工業(yè)生產中也有著廣泛的應用，其中集裝箱貨運碼頭因為OCR技術的引入，極大的減少了工作人員的繁瑣且易出錯的集裝箱信息識別管理的工作量，已經(jīng)在國內外碼頭普遍應用。OCR技術的應用也是在港口自動化實現(xiàn)中的重要的一個環(huán)節(jié)。本文主要探討的內容是OCR系統(tǒng)在國內外集裝箱碼頭應用的對比、實現(xiàn)方式，以及OCR系統(tǒng)在橋吊系統(tǒng)的中的應用發(fā)展展望。

2.OCR技術在碼頭應用的國內外現(xiàn)狀

目前OCR技術在國內集裝箱貨運碼頭或者集裝箱堆場中普遍應用，在集裝箱堆場管理、集裝箱進出碼頭閘機的過程中，通過OCR系統(tǒng)實現(xiàn)對集卡車牌、所載集裝箱編碼的數(shù)據(jù)采集和分析，系統(tǒng)自動完成集裝箱位的分配和管理，實現(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OCR技術僅僅用于集裝箱堆場的管理系統(tǒng)，國外貨運集裝箱碼頭在OCR技術與橋吊相結合，實現(xiàn)集裝箱在裝卸船過程實時數(shù)據(jù)采集管理，完全替代理貨員的工作，已經(jīng)是相當成熟的技術。目前國外已經(jīng)有大量集裝箱碼頭數(shù)以百計的橋吊配備了OCR系統(tǒng)來參與集裝箱的數(shù)據(jù)管理，而國內碼頭在此方面的應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技術在國內的集裝箱貨運碼頭有著很大的發(fā)展前景和市場。

3.OCR識別系統(tǒng)的實現(xiàn)方案

現(xiàn)在國際貨運碼頭上相對成熟的橋吊OCR系統(tǒng)包括：固定式數(shù)據(jù)采集方案、相對目標靜止式采集方案、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)過軌跡的結構上，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，當帶箱吊具位置經(jīng)過掃描儀時，進行數(shù)據(jù)采集，并通過系統(tǒng)分析，完成OCR的識別功能。此方案的優(yōu)點在于安裝方便，且掃描儀安裝方式相對穩(wěn)定，不易產生損壞也便于維修，但是缺點也非常明顯，即在吊具快速運行的過程中，以相對較高的速度經(jīng)過掃描儀，采集數(shù)據(jù)的精確性不高，存在一定錯誤率。

2）.相對靜止式采集方案即掃描儀通過預安裝的軌道實現(xiàn)運動，通過讀取PLC吊具數(shù)據(jù)，跟隨吊具運動，實現(xiàn)相對于吊具靜止的狀態(tài)進行圖片信息的采集。此方案的優(yōu)點在于能夠高效且準確的采集到數(shù)據(jù)，能夠很好的提升數(shù)據(jù)采集的精準度。但是由于使用軌道來實現(xiàn)掃描儀的快速跟隨功能，安裝更加復雜，設備的抗震要求更高，使用成本也相對高。

3）.混合式數(shù)據(jù)采集方案，即上述兩種方案相結合，采取以相對靜止式數(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，實現(xiàn)兩種方案的相互補充協(xié)調，將采集到的數(shù)據(jù)進行綜合處理分析，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識別系統(tǒng)的工作流程

發(fā)展到現(xiàn)階段，OCR識別系統(tǒng)已經(jīng)能夠勝任大多數(shù)理貨員的工作，包括：箱號代碼、有無危險品標簽以及箱門朝向等能容。橋吊OCR系統(tǒng)的順利運行，已經(jīng)能夠實現(xiàn)理貨員遠程辦公。

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通過遠程通訊接收到卸船指令之后進行卸船工作，OCR系統(tǒng)通過通訊讀取橋吊PLC的工作動態(tài)進入準備狀態(tài)，通過判斷吊具位置以及吊具開閉鎖狀態(tài)，OCR系統(tǒng)在帶箱子吊具進入可讀取范圍時開始采集數(shù)據(jù)信息，當讀取成功之后進入數(shù)據(jù)分析階段，倘若數(shù)據(jù)讀取不完整，系統(tǒng)會將此次卸箱采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠控辦公室理貨員，通過圖片信息進行人工識別，完成集裝箱數(shù)據(jù)的采集，此時將有效數(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)進行進一步的集裝箱管理，分配堆場位置，并發(fā)送指令給橋吊將集裝箱卸載到相應的卡車或者跨運車上，完成一個卸船流程。詳細流程見圖2

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

OCR系統(tǒng)在現(xiàn)階段的普遍應用，已經(jīng)表明它在調高效率、較低風險方面已經(jīng)得到了國際各貨運碼頭的認可。穩(wěn)定的OCR系統(tǒng)不會受到碼頭惡劣天氣的影響，且不會出現(xiàn)人員操作上出現(xiàn)的失誤，效率方面能夠保證。同時理貨員能夠進行遠程辦公室辦公，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。但同時能夠提供成熟OCR技術的廠家少，存在壟斷市場趨勢，導致引進此系統(tǒng)的成本高，這也是國內碼頭在橋吊中很少使用此系統(tǒng)的一個主要原因。

OCR系統(tǒng)在未來發(fā)展方面，還有很大的空間。在識別內容方面還可涵蓋集裝箱是否破損、有誤特殊標簽、鉛封號的識別等。在識別技術方面，目前主要是采用圖像信息的采集和識別，未來在提高識別精準度和識別速度方面，可以采用更加精確的數(shù)據(jù)采集儀器，通過圖像采集、3D結構掃描采集等多鐘數(shù)據(jù)采集方式相結合，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碼頭走向全自動化、無人化的一個必不可少的重要環(huán)節(jié)。

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（作者單位：上海振華重工集團（股份）有限公司）