CN102616658B - 一种堆高机对箱控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种堆高机对箱控制系统，包括：控制集装箱吊具旋转的第一执行元件，测量集装箱吊具与集装箱相对距离的第一传感器和第二传感器，控制第一执行元件的控制器，第一传感器与第二传感器的水平安装距离为第一间距，该系统包括：第一参数采集模块，获取第一传感器和第二传器测量到的数值，以及第一间距；第一计算模块，根据获取到的第一传感器和第二传器测量到的数值，以及第一间距，计算集装箱吊具相对集装箱相对倾斜角度；控制器，当相对倾斜角度小于或等于第一执行元件控制集装箱吊具旋转的极限角度时，控制器向第一执行元件发出旋转指令，使集装箱吊具旋转至和集装箱平行。通过采用本发明，可以实现快捷、准确的完成集装箱对箱操作。

Description

一种堆高机对箱控制系统

技术领域

本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种堆高机对箱控制系统。

背景技术

对于集装箱堆高机，其整机重心的位置和整车的稳定性会随吊具高度、集装箱重量和吊具俯仰角度的变化而变化。在堆高机进行对箱过程中，集装箱吊具通常悬伸达到12m、对箱高度达到24m，驾驶员需要频繁移动整机，以使集装箱吊具吊箱与集装箱对齐。但是能否快速准确完成对箱动作，完全依赖驾驶员的个人经验和操作习惯获得，人为操作因素过大，难免造成经反复多次操作才能完成对箱的情况，同时，由于集装箱吊具吊具位于较高的位置，因此在对象过程中存在视野盲区，导致了集装箱吊具吊具姿态调整困难等情况。

现有技术中，还没有解决上述技术问题的方案。

发明内容

本发明提供一种堆高机对箱控制系统，以实现快捷、准确的完成集装箱对箱操作。

本发明提供一种堆高机对箱控制系统，包括：用于控制集装箱吊具旋转的第一执行元件，用于测量集装箱吊具与集装箱相对距离的第一传感器和第二传感器，用于控制第一执行元件的控制器，所述第一传感器与所述第二传感器的水平安装距离为第一间距，该系统包括：

第一参数采集模块，用于获取所述第一传感器和所述第二传器测量到的数值，以及所述第一间距；

第一计算模块，用于根据获取到的所述第一传感器和所述第二传器测量到的数值，以及所述第一间距，计算集装箱吊具相对集装箱相对倾斜角度；

控制器，用于当所述相对倾斜角度小于或等于所述第一执行元件控制集装箱吊具旋转的极限角度时，所述控制器向所述第一执行元件发出旋转指令，以旋转集装箱吊具，使集装箱吊具和集装箱平行。

本发明提供一种堆高机对箱控制系统，包括集装箱吊具、上述任一项所述的堆高机对箱控制系统。。

与现有技术相比，本发明提供一种对箱控制系统，一种堆高机对箱控制系统，包括：用于控制集装箱吊具旋转的第一执行元件，用于测量集装箱吊具与集装箱相对距离的第一传感器和第二传感器，用于控制第一执行元件的控制器，所述第一传感器与所述第二传感器的水平安装距离为第一间距，该系统包括：第一参数采集模块，用于获取所述第一传感器和所述第二传器测量到的数值，以及所述第一间距；第一计算模块，用于根据获取到的所述第一传感器和所述第二传器测量到的数值，以及所述第一间距，计算集装箱吊具相对集装箱相对倾斜角度；控制器，用于当所述相对倾斜角度小于或等于所述第一执行元件控制集装箱吊具旋转的极限角度时，所述控制器向所述第一执行元件发出旋转指令，以旋转集装箱吊具，使集装箱吊具和集装箱平行。通过上述系统，可以实现快捷、准确的完成集装箱对箱操作。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的具有4个传感器的集装箱系统的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的堆高机对箱控制流程图；

图3为本发明实施例一提供的具有4个传感器的集装箱系统的结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的堆高机对箱控制流程图；

图5为本发明实施例提供的堆高机对箱控制系统示意图。

具体实施方式

本发明实施例，提供一种堆高机对箱控制系统，以实现快捷、准确的完成集装箱对箱操作。

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例所提供的堆高机对箱控制系统可以应用于各种需要快捷、准确的完成对箱作业的情况中。

实施例一

如图1所示，本发明实施例中，在集装箱吊具上设置有用于测量集装箱吊具与集装箱相对距离的第一传感器1和第二传感器2，用于获取传感器测量到的数值、并根据该数值发送旋转指令的控制器，以及用于根据控制器发送的旋转指令控制集装箱吊具旋转的第一执行元件，其中第一传感器1和第二传感器2之间的距离记为第一间距，优选的，第一间距的值S小于集装箱吊具的长度。上述传感器可以通过发出垂直于吊具的光线检测其与集装箱之间的距离。该传感器可以是激光传感器，激光传感器实时记录自身发射激光和接收激光的时间，根据光速即可以计算得到激光传感器与激光传感器正对的物体之间的实时距离。第一执行元件可以采用任意能够调节动力系统内部流量的装置，例如比例阀或电磁阀，优选的本发明实施例采用比例阀作为第一执行元件，以实现调节集装箱吊具平移速率。

如图2所示，为一种集装箱堆高机对箱控制流程，本流程以测距装置为激光传感器为例描述，在对集装箱进行对箱操作时，该流程可包括以下步骤：

步骤201，获取集装箱吊具上第一传感器1和第二传感器2测量到的参数。

本发明实施例中，第一传感器1发射的激光到达集装箱的距离记为X1，第二传感器2发射的激光到达集装箱的距离记为X2。

步骤202，根据第一传感器1测量到的第一传感器数值X1、第二传感器2测量到的第二传感器数值X2以及第一传感器和第二传感器之间的第一间距S，计算得到集装箱吊具相对集装箱的相对倾斜角度。

步骤203，当相对倾斜角度小于或等于第一执行元件的旋转极限角度时，控制器向第一执行元件发出旋转指令，控制集装箱吊具进行旋转，使集装箱吊具和集装箱平行。

具体的，由于客观原因，集装箱吊具不能360°旋转，只能在一定的角度范围内左右旋转，此角度即为旋转极限角度，优选的，本发明实施例将极限角度设置为±35°，若相对倾斜角度超过了集装箱吊具的旋转极限角度，则此时集装箱吊具与集装箱之间的相对角度过大，需要操作人员对集装箱吊具进行初步调整。

需要说明的是，上述传感器的检测过程是实时进行的，相应的，根据传感器的检测参数进行集装箱对箱操作的过程也可能发生多次，直到激光传感器的检测参数符合要求为止。

上述流程中，根据第一传感器1测量到的第一传感器数值X1、第二传感器2测量到的第二传感器数值X2以及第一传感器和第二传感器之间的第一间距S，计算集装箱吊具相对集装箱的相对倾斜角度，可包括如下情况：

如图3所示，若X1＝X2，则说明集装箱当前处于水平状态，即吊具横梁与集装箱横梁平行，吊具正对集装箱，此种情况下，无需旋转调整，可将旋转角度设置为零；若X1≠X2，则说明集装箱当前未处于水平状态，此种情况下，需要计算出旋转角度，以通过操作吊具旋转集装箱至水平位置；

如图1所示，设X1、X2之间的差值为：ΔX＝X1-X2，第一传感器1和第二传感器2之间的距离S是已知的，因此倾斜角度θ＝arctg(ΔX/S)＝arctg((X1-X2)/S)，当θ的值为正时，即X1大于X2，此时第一传感器距离集装箱的水平距离较远，控制器向第一执行元件发送顺时钟旋转θ角的指令，以使集装箱吊具与集装箱横梁平行。当θ的值为负时，即X1小于X2，此时第二传感器距离集装箱的水平距离较远，控制器向第一执行元件发送逆时钟旋转θ角的指令，以使集装箱吊具与集装箱横梁平行。

同样的，还可以根据反余切公式θ＝arcctg(S/(X1-X2))计算倾斜角度θ，后续操作与上述相同，在此不再赘述。

实施例二

如图1所示，本发明实施例中，在集装箱吊具上还设置有用于测量集装箱吊具与集装箱相对距离的第三传感器3和第四传感器4，用于获取传感器测量到的数值、并根据该数值发送平移指令的控制器，以及用于根据控制器发送的平移指令控制集装箱吊具平移的第二执行元件，优选的，第三传感器3和第四传感器4设置于集装箱吊具两端，即第三传感器与第四传感器水平安装距离等于集装箱长度。上述传感器可以通过发出垂直于吊具的光线检测其与集装箱之间的距离。该传感器可以是激光传感器，激光传感器实时记录自身发射激光和接收激光的时间，根据光速即可以计算得到激光传感器与激光传感器正对的物体之间的实时距离。第二执行元件可以采用任意能够调节动力系统内部流量的装置，例如比例阀或电磁阀，优选的本发明实施例采用比例阀作为第二执行元件，以实现调节集装箱吊具旋转速率。

如图4所示，为一种集装箱堆高机对箱控制流程，在对集装箱进行对箱操作时，该流程可包括以下步骤：

步骤401，获取集装箱吊具上第三传感器3和第四传感器4测量到的参数。

本发明实施例中，第三传感器3发射的激光到达集装箱的距离记为X3，第四传感器4发射的激光到达集装箱的距离记为X4。

步骤402，根据第三传感器3测量到的第三传感器数值X3、第四传感器4测量到的第四传感器数值X4以及预设的参考数值，确定集装箱吊具平移方向。

步骤403，当X3或X4之一大于或等于参考数值时，控制器向第二执行元件发出平移指令，控制集装箱吊具进行平移，使集装箱吊具和集装箱对齐。

需要说明的是，上述传感器的检测过程是实时进行的，相应的，根据传感器的检测参数进行集装箱对箱操作的过程也可能发生多次，直到激光传感器的检测参数符合要求为止。

上述流程中，根据第三传感器3测量到的第三传感器数值X3、第四传感器4测量到的第四传感器数值X4以及预设的参考数值，确定集装箱吊具平移方向，可包括如下情况：

如图1所示，若X3＝X4，则说明集装箱吊具当前处于与集装箱对齐的状态，此时，无需平移集装箱吊具；若X3≠X4，则说明书集装箱吊具当未与集装箱对齐。此种情况下，需要根据X3、X4和参考数值，得到平移方向，并控制集装箱平移，优选的，参考数值的取值范围在60～80CM之间，可以根据实际工况设定，本实施例以参考数值选取80CM为例进行描述。

若X3大于80CM，X4小于或等于80CM，此时确定第三传感器3发射的激光未发射到集装箱，即第三传感器3打偏，控制器发出需要向第四传感器4所在方向平移集装箱吊具的平移指令，第二执行元件根据控制器发出的平移指令，控制集装箱吊具向第四传感器所在方向平移集装箱吊具，在图1所示的情况下，即向右平移集装箱吊具。

若X4大于80CM，X3小于或等于80CM，此时确定第四传感器4发射的激光未发射到集装箱，即第四传感器4打偏，控制器发出需要向第三传感器3所在方向平移集装箱吊具的平移指令，第二执行元件根据控制器发出的平移指令，控制集装箱吊具向第三传感器所在方向平移集装箱吊具，在图1所示的情况下，即向左平移集装箱吊具。

除了上述确定集装箱吊具平移方向，还可以包括如下情况：

若X3大于或等于80CM，X4小于80CM，此时确定第三传感器3发射的激光未发射到集装箱，即第三传感器3打偏，控制器发出需要向第四传感器4所在方向平移集装箱吊具的平移指令，第二执行元件根据控制器发出的平移指令，控制集装箱吊具向第四传感器所在方向平移集装箱吊具，在图1所示的情况下，即向右平移集装箱吊具。

若X4大于或等于80CM，X3小于80CM，此时确定第四传感器4发射的激光未发射到集装箱，即第四传感器4打偏，控制器发出需要向第三传感器3所在方向平移集装箱吊具的平移指令，第二执行元件根据控制器发出的平移指令，控制集装箱吊具向第三传感器所在方向平移集装箱吊具，在图1所示的情况下，即向左平移集装箱吊具。

需要特别说明的是，在本发明实施例中，旋转集装箱和平移集装箱的先后顺序没有严格要求。优选的，先根据第一传感器1和第二传感器2旋转集装箱吊具，当集装箱吊具与集装箱横梁平行后，再根据第三传感器3和第四传感器4平移集装箱吊具，使集装箱吊具与集装箱对齐，以减少操作的次数，提高效率。

优选的，本发明上述实施例中的吊具可以采用可侧移可旋转式吊具。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种堆高机对箱控制系统，如图5所示，包括：用于控制集装箱吊具旋转的第一执行元件，用于测量集装箱吊具与集装箱相对距离的第一传感器和第二传感器，用于控制第一执行元件的控制器，所述第一传感器与所述第二传感器的水平安装距离为第一间距，该系统包括：

第一参数采集模块，用于获取所述第一传感器和所述第二传器测量到的数值，以及所述第一间距；

第一计算模块，用于根据获取到的所述第一传感器和所述第二传器测量到的数值，以及所述第一间距，计算集装箱吊具相对集装箱相对倾斜角度；

控制器，用于当所述相对倾斜角度小于或等于所述第一执行元件控制集装箱吊具旋转的极限角度时，所述控制器向所述第一执行元件发出旋转指令，以旋转集装箱吊具，使集装箱吊具和集装箱平行。

优选的，所述计算模块，具体用于根据反正切公式θ＝arctg((X1-X2)/S)或反余切公式θ＝arcctg(S/(X1-X2))计算集装箱吊具相对集装箱相对倾斜角度θ，其中，S为所述的第一间距，X1为所述第一传感器数值，X2为所述第二传感器数值；

所述控制器，具体用于当所述倾斜角度θ为负时，向所述第一执行元件发出逆时钟旋转指令，当所述倾斜角度θ为正时，向所述第一执行元件发出顺时钟旋转指令。

优选的，所述控制器，具体用于当所述倾斜角度θ为负时，向所述第一执行元件发出逆时钟旋转θ角指令，当所述倾斜角度θ为正时，向所述第一执行元件发出顺时钟旋转θ角指令。

优选的，所述极限角度为±35°。

优选的，还包括：用于控制集装箱吊具左右移动的第二执行元件，用于测量集装箱吊与集装箱相对距离的第三传感器和第四传感器，所述第三传感器与所述第四传感器水平安装距离等于集装箱长度，所述控制器设置有用于控制所述第二执行元件左右移动的参考数值，

第二参数采集模块，用于获取所述第三传感器测量的第三传感器数值和所述第四传感器测量的第四传感器数值；

控制器，还用于当所述第三传感器数值大于所述参考数值，所述第四传感器数值小于或等于所述参考数值时，所述控制器控制所述第二执行元件向所述第四传感器移动，或当所述第四传感器数值大于所述参考数值，所述第三传感器数值小于或等于所述参考数值时，所述控制器控制所述第二执行元件向所述第三传感器移动。

优选的，还包括：用于控制集装箱吊具左右移动的第二执行元件，用于测量集装箱吊与集装箱相对距离的第三传感器和第四传感器，所述第三传感器与所述第四传感器水平安装距离等于集装箱长度，所述控制器设置有用于控制所述第二执行元件左右移动的参考数值，

第二参数采集模块，用于获取所述第三传感器测量的第三传感器数值和所述第四传感器测量的第四传感器数值；

控制器，还用于当所述第三传感器数值大于或等于所述参考数值，所述第四传感器数值小于所述参考数值时，所述控制器控制所述第二执行元件向所述第四传感器移动，或当所述第四传感器数值大于或等于所述参考数值，所述第三传感器数值小于所述参考数值时，所述控制器控制所述第二执行元件向所述第三传感器移动。

优选的，所述参数数值为60CM～80CM。

优选的，所述第一执行元件为比例阀或电磁阀，所述第二执行元件为比例阀或电磁阀。

优选的，所述集装箱吊具为可侧移可旋转式吊具。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种堆高机对箱控制系统，包括集装箱吊具、上述所述的任一堆高机对箱控制系统。

通过以上描述可以得出，本发明实施例提供的技术方案中，采用用于测量集装箱吊具与集装箱相对距离的第一传感器和第二传感器，用于控制第一执行元件的控制器，所述第一传感器与所述第二传感器的水平安装距离为第一间距，该系统包括：第一参数采集模块，用于获取所述第一传感器和所述第二传器测量到的数值，以及所述第一间距；第一计算模块，用于根据获取到的所述第一传感器和所述第二传器测量到的数值，以及所述第一间距，计算集装箱吊具相对集装箱相对倾斜角度；控制器，用于当所述相对倾斜角度小于或等于所述第一执行元件控制集装箱吊具旋转的极限角度时，所述控制器向所述第一执行元件发出旋转指令，以旋转集装箱吊具，使集装箱吊具和集装箱平行。通过采用本发明所提供的系统，可以实现快捷、准确的完成集装箱对箱操作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种堆高机对箱控制系统，其特征在于，包括：用于控制集装箱吊具旋转的第一执行元件，用于测量集装箱吊具与集装箱相对距离的第一传感器和第二传感器，用于控制第一执行元件的控制器，所述第一传感器与所述第二传感器的水平安装距离为第一间距，该系统包括：

第一参数采集模块，用于获取所述第一传感器和所述第二传器测量到的数值，以及所述第一间距；

第一计算模块，用于根据获取到的所述第一传感器和所述第二传器测量到的数值，以及所述第一间距，计算集装箱吊具相对集装箱相对倾斜角度；

控制器，用于当所述相对倾斜角度小于或等于所述第一执行元件控制集装箱吊具旋转的极限角度时，所述控制器向所述第一执行元件发出旋转指令，以旋转集装箱吊具，使集装箱吊具和集装箱平行；

还包括：用于控制集装箱吊具左右移动的第二执行元件，用于测量集装箱吊与集装箱相对距离的第三传感器和第四传感器，所述第三传感器与所述第四传感器水平安装距离等于集装箱长度，所述控制器设置有用于控制所述第二执行元件左右移动的参考数值，

第二参数采集模块，用于获取所述第三传感器测量的第三传感器数值和所述第四传感器测量的第四传感器数值；

控制器，还用于当所述第三传感器数值大于所述参考数值，所述第四传感器数值小于或等于所述参考数值时，所述控制器控制所述第二执行元件向所述第四传感器移动，或当所述第四传感器数值大于所述参考数值，所述第三传感器数值小于或等于所述参考数值时，所述控制器控制所述第二执行元件向所述第三传感器移动。

2.如权利要求1所述的堆高机对箱控制系统，其特征在于，

所述计算模块，具体用于根据反正切公式θ=arctg(（X1-X2）/S)或反余切公式θ=arcctg(S/（X1-X2）)计算集装箱吊具相对集装箱相对倾斜角度θ，其中，S为所述的第一间距，X1为所述第一传感器数值，X2为所述第二传感器数值；

所述控制器，具体用于当所述倾斜角度θ为负时，向所述第一执行元件发出逆时钟旋转指令，当所述倾斜角度θ为正时，向所述第一执行元件发出顺时钟旋转指令。

3.如权利要求2所述的堆高机对箱控制系统，其特征在于，所述控制器，具体用于当所述倾斜角度θ为负时，向所述第一执行元件发出逆时钟旋转θ角指令，当所述倾斜角度θ为正时，向所述第一执行元件发出顺时钟旋转θ角指令。

4.如权利要求1所述的堆高机对箱控制系统，其特征在于，所述极限角度为±35°。

5.如权利要求1所述的堆高机对箱控制系统，其特征在于，所述参考数值为60CM～80CM。

6.如权利要求1所述的堆高机对箱控制系统，其特征在于，所述第一执行元件为比例阀或电磁阀，所述第二执行元件为比例阀或电磁阀。

7.如权利要求1-6中任一项所述的堆高机对箱控制系统，其特征在于，所述集装箱吊具为可侧移可旋转式吊具。