CN102514900A - 寻线自动运料系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种寻线自动运料系统和方法，系统包括导轨、沿所述的导轨运动的运料车和用于提示运料车状态的主机监测器。本发明寻线自动运料系统中利用传感器识别铺设的线路，使运料车沿着预定线路行走，到达各个预定的工位送料；还可以感应前方障碍，以保证安全行驶；利用无线通信，确保发生故障时可以通知相关人员，达到实时监控。本发明寻线自动运料系统结构简单，成本低廉，效率高，能耗低，有助于智能化，自动化以及工厂的无人化。不仅可以本身携带物料运输还可以后挂运料列车大批量运料，满足工厂现场物料运输的要求。

Description

寻线自动运料系统和方法

技术领域

本发明涉及一种运输系统，尤其涉及一种用于运输的轨道交通系统和运料方法。

背景技术

随着社会的高速发展，工业已经成为国家经济的基础，大批工厂拔地而起，由于产量与质量要求的提高，机械化、自动化的应用及其迫切，并迅速普及各个大小工厂以追求更高的效益，对于物料运输，为较小开支，一些小工厂却还是手工推、拉、拽等比较原始的运输方式，某些较大的工厂运用电瓶车运输，即使是小件或者小量的时候依然如此，这样就减小了小工厂的效率，增强工人的劳动强度，而对于较大的工厂却避免不了一些能源浪费。

发明内容

本发明提供一种基于金属传感器寻线原理的寻线自动运料系统，它能够沿着工厂地面铺设的导轨寻找到各个工位进行自动运料送货，并且还根据需要可以转成人工控制模式，减小工人劳动强度，高效且节约能源，提高效率。

一种寻线自动运料系统，包括导轨、沿所述的导轨运动的运料车和用于提示运料车状态的主机监测器；

所述的运料车包括带有行进机构的车体以及安装在车体上的如下部件：

驱动电机模块，用于驱动所述的行进机构；

第一传感器模块，用于感应所述的导轨的位置；

避障模块，用于感应运料车行进方向的障碍物；

第一主控模块，用于接收所述的第一传感器模块和避障模块的信号并向所述的驱动电机模块输出控制信号；

第一报警模块，与所述的第一主控模块相连，用于输出报警信号；

第一无线收发模块，与所述的第一主控模块相连，用于向所述的主机监测器传递运料车状态信息；

所述的主机监测器包括：

第二无线收发模块，用于与所述的第一无线收发模块相互通信；

第二主控模块，用于接收所述的第二无线收发模块信号；

第二报警模块，与所述的第二主控模块相连，用于输出报警信号。

本发明寻线自动运料系统中，第一传感器模块采集导轨位置信息，而后传送至第一主控模块，第一主控模块向驱动电机模块输出控制信号，带动行进机构，使运料车移动。

运料车状态信息包括障碍物信息，障碍物信息来自避障模块对障碍物的感应，当避障模块检测到前方有障碍物时，所述的第一主控模块控制第一报警模块输出障碍物报警信号，并停止驱动电机模块的工作。第一报警模块可通过声、光等形式进行报警，提示运料车附近的工作人员排除障碍。

当避障模块检测到前方有障碍物，且设定时间内障碍没有排除时，第一主控模块通过第一无线收发模块向主机监测器发送信号，主机监测器通过第二无线收发模块接收信号，通过第二主控模块控制第二报警模块进行声、光等形式的报警，提示处在主机监测器附近的工作人员去排除障碍。此时主机监测器提示的运料车状态主要是障碍物信息。

作为优选，所述的运料车状态信息还包括运料车的位置信息，为了便于识别和监控运料车的位置，沿所述的导轨设有用于提供运料车位置信息的信号标记，所述的车体上设有用于感应该信号标记的第二传感器模块，以及用于显示运料车位置信息的第一显示模块，所述的第二传感器模块和第一显示模块均与所述的第一主控模块相连。

第一主控模块根据第二传感器模块采集的信号标记信息，对应的得出运料车的位置，并通过第一显示模块进行显示，还可以根据信号标记信息使运料车行进至指定的位置，即只要没有到达预定的信号标记位置，运料车就一直运动，只有第二传感器模块采集到了预定的信号标记信息后，第一主控模块会向驱动电机模块输出控制信号，使运料车停止行进，然后通过第一报警模块提示工作人员运料车已经就位。

作为进一步的优选，所述的主机监测器设有用于显示运料车位置的第二显示模块，该第二显示模块接入所述的第二主控模块。

所述的第一主控模块可将第二传感器模块采集的信号标记信息通过无线通信发送至主机监测器，主机监测器中的第二主控模块根据接收到的信息，利用第二显示模块显示运料车位置，还可以利用第二报警模块提示工作人员。

所述的导轨为按照预定路线铺设的金属线，本发明的导轨以起导向作用为主，并不要求导轨承载运料车移动。

所述的导轨以及信号标记均可以采用金属材质，所述的第一传感器模块和第二传感器模块均为金属传感器，可以分别感应金属材质的导轨和信号标记。作为优选，所述的第一传感器为两个，安装在所述的车体的底面(朝向地面的一侧)，在空间位置上位于导轨的两侧，便于精确的传递导轨的位置信息。

作为优选，所述的第二传感器为两个，也安装在所述的车体的底面，便于感应信号标记。

当导轨或信号标记换成其他材料时，第一传感器模块和第二传感器模块也相应的更换可以识别此种材料的传感器。

所述的行进机构为车轮或履带，可以按照现有技术安装在车体的两侧，为了便于控制，车轮或履带的运行是通过驱动电机模块来带动的，一般可以采用直流电机。

作为优选所述的行进机构为分别安装在车体两侧的履带，所述的履带前端与后端分别通过轮毂支撑，前端的轮毂和后端的轮毂中至少有一者为主动轮毂，受所述的驱动电机模块带动。采用履带不仅运行平稳，而且便于控制，且场地适应性强。

作为优选，所述的驱动电机模块为固定在车体底部的可正、反转的直流电机，直流电机输出轴与前端的轮毂联动。由于履带为分别安装在车体两侧的两条，且为对称结构，因此实际上有两台直流电机，分别带动两个前端的轮毂。所述的车体底部安装有轴，所述的后端的轮毂通过轴承安装在所述的轴上。

为了牵引其他物体，作为优选，所述的车体尾部设有牵引部件，该牵引部件可以是挂钩、吊耳等结构。为了受力均衡，作为优选所述的牵引部件位于车体横向的中间部位。

所述的第一显示模块和第二显示模块可以是显示器、数码管等，可以给使用者提供可识别的符号，以对应运料车位置。

所述的第一主控模块和第二主控模块可以采用现有的车用电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit)。

所述的避障模块可以利用现有的超声波或红外线感应装置，带有感应探头，可以感应到运料车行进方向上是否有障碍物，当出现障碍物时，向所述的第一主控模块发送信号，停止驱动电机模块的工作并进行报警。所述的避障模块的感应探头安装在所述的车体的正前方，作为优选，所述的感应探头为两个，分别位于所述的车体的正前方的两侧。

所述的第一报警模块和第二报警模块均包括扬声器和发光元件(如LED等)，可通过声、光信号进行报警。

本发明中除特殊说明以外，对电路元件或模块的空间位置并没有严格限制，只要实现电路上的导通即可。由于用电部件必须有供电的电源，而各个用电部件既可以采用一个总电源也可以分别设置电源，因此本发明尽管没有特别强调电源的设置，但各个用电部件应理解为已带有符合其要求的供电电源。

本发明还提供一种寻线自动运料方法，包括如下步骤：

(1)沿运料车的各个目的地铺设带有回路的导轨，沿所述的导轨设置与各个目的地位置相对应的信号标记；

(2)设定运料车目的地，使运料车沿导轨行进，直到运料车识别到与设定的目的地相对应的信号标记；

(3)启动运料车的报警系统，提示用户运料车已经到达设定的目的地；

(4)用户完成操作后，返回步骤(2)；在设定时间内若用户仍未完成操作，运料车则通过无线通信的方式启动远程的报警系统提示用户进行相应的操作。

步骤(3)中，所述的运料车沿导轨行进时，感应运料车行进方向的障碍物，当出现障碍物时，停止行进，并利用运料车的报警系统提示用户排除障碍；若在设定时间内障碍仍未排除，运料车则通过无线通信的方式启动远程的报警系统提示用户排除障碍。

本发明寻线自动运料方法可以利用本发明的寻线自动运料系统来实现，具体步骤如下：

(1)沿运料车的各个目的地(可以是仓库、车间等)铺设带有回路的导轨，沿所述的导轨设置与各个目的地位置相对应的信号标记；

所述的运料车包括带有行进机构的车体以及安装在车体上的第一主控模块，设有分别接入该第一主控模块的驱动电机模块、第一传感器模块、第二传感器模块、第一报警模块、第一显示模块、避障模块和第一无线收发模块；

还设有远程主机监测器，包括第二主控模块和分别与该第二主控模块相连的第二无线收发模块、第二报警模块和第二显示模块；

(2)在所述的第一主控模块中设定运料车目的地，所述的第一主控模块控制驱动电机模块带动行进机构，使运料车沿导轨行进，行进时通过第一传感器模块感应导轨位置以保证行进方向的正确，并通过第一显示模块即时显示运料车位置；

所述的避障模块感应到障碍物时，第一主控模块控制驱动电机模块使运料车停止行进，并利用所述的第一报警模块提示用户排除障碍；若在设定时间内障碍仍未排除，则通过所述的第一无线收发模块向主机监测器传递信息，主机监测器中的第二无线收发模块接收信号后传递至第二主控模块，第二主控模块控制第二报警模块输出报警信号，并利用第二显示模块显示运料车的位置信息，直到运料车恢复行进，且所述的第二传感器识别到与设定的目的地相对应的信号标记；

(3)运料车到达设定的目的地后，第一主控模块控制驱动电机模块使运料车停止行进，并利用第一报警模块，提示用户运料车已经到达设定的目的地；

(4)用户完成操作(例如卸货)后，返回步骤(2)；返回步骤(2)后，运料车可以沿带有回路的导轨周而复始的实现物料的运送；

在设定时间内若用户仍未完成操作，运料车通过所述的第一无线收发模块向主机监测器传递信息，主机监测器中的第二无线收发模块接收信号后传递至第二主控模块，第二主控模块控制第二报警模块输出报警信号，并利用第二显示模块显示运料车的位置信息，直至用户完成操作。

本发明寻线自动运料系统以及方法中，利用传感器识别铺设的线路，使运料车沿着预定线路行走，到达各个预定的工位送料；还可以感应前方障碍，以保证安全行驶；利用无线通信，确保发生故障时可以通知相关人员，达到实时监控。本发明寻线自动运料系统结构简单，成本低廉，效率高，能耗低，有助于智能化，自动化以及工厂的无人化。不仅可以本身携带物料运输还可以后挂运料列车大批量运料，满足工厂现场物料运输的要求。

附图说明

图1为本发明寻线自动运料系统的结构框图；

图2为本发明中运料车的侧视图；

图3为本发明中运料车的正视图；

图4为本发明中运料车的仰视图。

具体实施方式

参见图1，本发明一种寻线自动运料系统，包括导轨、运料车和主机监测器，导轨采用铁材质沿预定路线铺设到各个需要运料的工位，并有回路返回(即导轨是首尾衔接的封闭线路)，为了便于识别和监控运料车的位置，沿导轨设有信号标记，可以采用较短的支路作为信号标记，并根据信号标记将工厂划分为不同区域并相应有数字作为区域代码。

运料车包括带有行进机构的车体以及安装在车体上的第一主控模块，设有分别接入该第一主控模块的驱动电机模块、第一传感器模块、第二传感器模块、第一报警模块、第一显示模块、避障模块和第一无线收发模块。

其中：

驱动电机模块，用于驱动行进机构，使运料车移动；

第一传感器模块，用于感应导轨的位置；

第二传感器模块，用于感应信号标记；

第一报警模块，用于输出报警信号；

第一显示模块，用于根据信号标记显示对应的运料车位置；

避障模块，用于感应运料车行进方向的障碍物；

第一无线收发模块，用于向主机监测器传递运料车状态信息。

主机监测器包括：

第二无线收发模块，用于与第一无线收发模块相互通信；

第二主控模块，用于接收第二无线收发模块信号；

第二报警模块，与第二主控模块相连，用于输出报警信号；

第二显示模块，用于显示运料车位置信息。

参见图2、3、4，行进机构为分别安装在车体8两侧的履带5，履带前端与后端分别通过轮毂支撑，前端的轮毂6为主动轮毂，受驱动电机模块带动。

驱动电机模块为固定在车体8底部的直流电机7，直流电机7输出轴与前端的轮毂6联动。车体8底部安装有轴，后端的轮毂通过轴承安装在轴上。直流电机7带动轮毂6转动，继而带动履带5使整个运料车移动。

为了牵引其他物体，车体8尾部设有牵引部件，该牵引部件采用挂销9，挂销9固定在车体8尾部中间，当需要大批量运送物料时，将运料列车挂于挂销9上即可。

避障模块可以利用现有的超声波感应装置，且带有两个感应探头10，两个感应探头10分别置于车体8正前方的两侧。

第一传感器模块和第二传感器模块均为两个金属传感器，可以分别感应金属材质的导轨和信号标记。

其中第一传感器为两个，分别为传感器1和传感器2，安装在车体8的底面(朝向地面的一侧)，在空间位置上位于导轨的两侧。

第二传感器也为两个，分别为传感器3和传感器4，也安装在车体8的底面，传感器3和传感器4之间的间距大于传感器1和传感器2之间的间距，且第一传感器相对于第二传感器位置略靠后。

作为信号标记的支路大致上垂直于导轨，且延伸至传感器3和传感器4可以感应到的部位，第二传感器可以根据运料车经过的信号标记的数量来判断对应的位置。

为了便于对相关参数进行设定，设有接入第一主控模块的指令输入模块(如键盘，图中省略)。

本实施例中第一显示模块和第二显示模块采用四位数码管，可以通过四位数字对应的体现运料车的位置代码。第一主控模块和第二主控模块车为电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit)，可以采用现有的可编程控制芯片。第一报警模块和第二报警模块均包括扬声器和发光元件(LED)，可通过声、光信号进行报警。

本发明寻线自动运料系统使用时，将运料车放置在导轨的起始位置，使传感器1和传感器2跨于导轨两侧，然后将物料固定在车体8上或将列车挂于挂销9上，通过键盘向第一主控模块输入运料目的地的区域代码(对应了特定的信号标记)并确认，运料车通过靠后的传感器1和传感器2信号沿着金属导轨前行，并不断调整方向使传感器1和传感器2保持跨于金属导轨两侧，稍前的传感器3和传感器4采集沿线的信号标记，并将信号传送给第一主控模块，使其获得运料车所在区域，并将区域代码通过第一显示模块显示，根据不同区域间信号标记的数量可以保持自动运料方向正确并计算目的地，当到达目的地后，第一主控模块控制第一报警模块通知该工位的工人拿取物料，并确认，当物料送达后，运料车继续前行，通过回路返回物流基地。若一定时间内无人处理，则启动远程的第二报警模块提示用户。

运料车行进时，当两个感应探头10检测到前方有障碍时，第一主控模块控制第一报警模块，扬声器发声，LED警报灯闪烁以提醒前方障碍的人或提醒附近的人将障碍清除，若一定时间障碍仍然存在，则第一主控模块通过第一无线收发模块发送信息到主机监控器，主机监控器通过第二无线收发模块接收障碍信息并输入至第二主控模块，第二主控模块控制第二显示模块显示运料车所停止的区域代码，并控制第二报警模块进行声、光报警，提醒工作人员前往排解障碍，工作人员获得信息后，可通过复位功能(复位键)第一报警模块或第二报警模块的报警，进入下一次检测和运行。

本发明不仅可以本身携带物料通过自动寻线送料，还可以后挂运料列车大批运料，此外结构简单、功率小、易拆卸、易安装，通过性强，实用性好，用较少的成本，较多的功能满足工厂现场物料运输的要求。

Claims (10)

1.一种寻线自动运料系统，其特征在于，包括导轨、沿所述的导轨运动的运料车和用于提示运料车状态的主机监测器；

所述的运料车包括带有行进机构的车体以及安装在车体上的如下部件：

驱动电机模块，用于驱动所述的行进机构；

第一传感器模块，用于感应所述的导轨的位置；

避障模块，用于感应运料车行进方向的障碍物；

第一主控模块，用于接收所述的第一传感器模块和避障模块的信号并向所述的驱动电机模块输出控制信号；

第一报警模块，与所述的第一主控模块相连，用于输出报警信号；

第一无线收发模块，与所述的第一主控模块相连，用于向所述的主机监测器传递运料车状态信息；

所述的主机监测器包括：

第二无线收发模块，用于与所述的第一无线收发模块相互通信；

第二主控模块，用于接收所述的第二无线收发模块信号；

第二报警模块，与所述的第二主控模块相连，用于输出报警信号。

2.如权利要求1所述的寻线自动运料系统，其特征在于，沿所述的导轨设有用于提供运料车位置信息的信号标记，所述的车体上设有用于感应该信号标记的第二传感器模块，以及用于显示运料车位置信息的第一显示模块，所述的第二传感器模块和第一显示模块均与所述的第一主控模块相连。

3.如权利要求2所述的寻线自动运料系统，其特征在于，所述的主机监测器设有用于显示运料车位置的第二显示模块，该第二显示模块接入所述的第二主控模块。

4.如权利要求3所述的寻线自动运料系统，其特征在于，作为优选，所述的第一传感器为两个，安装在所述的车体的底面，在空间位置上位于导轨的两侧。

5.如权利要求4所述的寻线自动运料系统，其特征在于，所述的第二传感器为两个，安装在所述的车体的底面。

6.如权利要求1～5任一项所述的寻线自动运料系统，其特征在于，所述的行进机构分别安装在车体两侧的履带，所述的履带前端与后端分别通过轮毂支撑，前端的轮毂和后端的轮毂中至少有一者为主动轮毂，受所述的驱动电机模块带动。

7.如权利要求6所述的寻线自动运料系统，其特征在于，所述的驱动电机模块为固定在车体底部的直流电机，直流电机输出轴与前端的轮毂联动，所述的车体底部安装有轴，所述的后端的轮毂通过轴承安装在所述的轴上。

8.如权利要求7所述的寻线自动运料系统，其特征在于，所述的避障模块为超声波或红外线感应装置，带有感应探头，感应探头安装在所述的车体的正前方。

9.一种寻线自动运料方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)沿运料车的各个目的地铺设带有回路的导轨，沿所述的导轨设置与各个目的地位置相对应的信号标记；

(2)设定运料车目的地，使运料车沿导轨行进，直到运料车识别到与设定的目的地相对应的信号标记；

(3)启动运料车的报警系统，提示用户运料车已经到达设定的目的地；

(4)用户完成操作后，返回步骤(2)；在设定时间内若用户仍未完成操作，运料车则通过无线通信的方式启动远程的报警系统提示用户进行相应的操作。

10.如权利要求9所述的寻线自动运料方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的运料车沿导轨行进时，感应运料车行进方向的障碍物，当出现障碍物时，停止行进，并利用运料车的报警系统提示用户排除障碍；若在设定时间内障碍仍未排除，运料车则通过无线通信的方式启动远程的报警系统提示用户排除障碍。

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