CN104098030A - 自卸车自动吊箱控制系统 - Google Patents

Abstract

一种自卸车自动吊箱控制系统，用于自卸车，包括位于自卸车上的吊架和由自卸车装卸的集装箱，吊架包括吊架上油缸和吊架下油缸；还包括：采集模块，用于采集自卸车的动态参数；计算模块，在计算模块中包括存储有参数模型的存储单元，参数模型包括自卸车参数模型和集装箱参数模型，计算模块用于根据参数模型及采集到的动态参数计算挂箱铰点的实时位置、起始位置和终点位置，再根据起始位置和终点位置计算出优化的吊箱路径；执行模块，用于控制吊架根据吊箱路径动作，实现自动吊箱。本发明通过实时采集的自卸车动态参数计算出优化的吊箱路径，根据优化的吊箱路径控制吊架自动动作，实现自卸车自动作业，降低操作手劳动强度，提高作业效率，降低能耗。

Description

自卸车自动吊箱控制系统

技术领域

本发明涉及集装箱运输车领域，更具体而言，涉及一种自卸车自动吊箱控制系统。

背景技术

自卸车吊箱主要有2种工况：1、从自卸车到地面放箱；2、从地面到自卸车装箱。以上各种工况中，吊箱的过程全部是通过手动操作遥控器控制吊架油缸实现。而吊架油缸包括吊架上油缸和吊架下油缸，两个吊架油缸的运动方向与目标作业位置之间一般是非线性的，其控制难度大，对箱时间长，作业效率低；且吊箱的路径根据操作手的习惯形成，一般不是最优路径，存在能耗浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种自卸车自动吊箱控制系统，能够实时采集自卸车动态参数，计算出优化的吊箱路径，并根据优化的吊箱路径控制吊架自动动作，实现自卸车自动吊箱作业，降低操作手劳动强度，提高作业效率，优化吊箱路径，降低能耗。

有鉴于此，本发明提供了一种自卸车自动吊箱控制系统，用于自卸车，包括位于自卸车上的吊架和由自卸车装卸的集装箱，所述吊架包括吊架上油缸和吊架下油缸；还包括：采集模块，用于采集所述自卸车的动态参数；计算模块，在所述计算模块中包括存储有参数模型的存储单元，所述参数模型包括自卸车参数模型和集装箱参数模型，所述计算模块用于根据所述动态参数及所述参数模型计算挂箱铰点的实时位置、起始位置和终点位置，再根据所述起始位置和所述终点位置计算出优化的吊箱路径；执行模块，用于控制所述吊架根据所述优化的吊箱路径动作，实现自动吊箱。

优选地，所述采集模块还包括压力传感器，用于采集所述吊架上油缸或所述吊架下油缸的压力P，在所述存储单元还存储有压力阈值P₀；所述计算模块还包括：第一判断单元，用于判断所述压力P是否不小于所述压力阈值P₀。

优选地，还包括与所述计算模块连接的工况按钮，用于选择自卸车作业工况，所述自卸车作业工况包括装箱工况和卸箱工况，所述计算模块还包括第二判断单元，用于判断所述自卸车是进行装箱工况还是卸箱工况作业。

优选地，还包括安装在所述自卸车侧面的测距传感器，用于检测所述自卸车侧面的集装箱或集卡与所述自卸车的距离S；所述参数模型还包括集卡参数模型。

优选地，还包括选择按钮，用于选择所述自卸车是对地作业还是对集卡作业，所述计算模块还包括第三判断单元，用于根据所述选择按钮的输入判断所述自卸车是对地作业还是对集卡作业。

优选地，所述测距传感器为两个，沿所述自卸车长度方向安装在所述自卸车侧面。

优选地，所述挂箱铰点终点位置包括第一终点位置和第二终点位置，所述第二终点位置为所述第一终点位置沿Y轴方向下降ΔH。

优选地，所述采集模块包括第一行程传感器和第二行程传感器，分别用于采集所述吊架下油缸的行程X₁和所述吊架上油缸的行程X₂；所述计算模块用于根据所述行程X₁、所述行程X₂及所述参数模型计算出所述挂箱铰点的实时位置、起始位置和终点位置，再根据所述起始位置和所述终点位置计算出优化的吊箱路径；所述执行模块用于控制所述吊架下油缸和所述吊架上油缸动作，使所述吊架根据所述优化的吊箱路径动作，实现自动吊箱；其中，所述第一行程传感器安装在所述吊架下油缸上，所述第二行程传感器安装在所述吊架上油缸上。

优选地，所述采集模块包括第一角度传感器和第二角度传感器，分别用于采集所述吊架下油缸相对于水平面的夹角α、所述吊架上油缸相对于水平面的夹角β；所述计算模块用于根据所述夹角α、所述夹角β及所述参数模型计算出所述挂箱铰点的实时位置、起始位置和终点位置，再根据所述起始位置和所述终点位置计算出优化的吊箱路径；所述执行模块用于控制所述吊架上油缸和所述吊架下油缸动作，使所述吊架根据所述优化的吊箱路径动作，实现自动吊箱；其中，所述第一角度传感器安装在所述吊架下油缸上，所述第二角度传感器安装在所述吊架上油缸上。

优选地，所述吊架还包括吊架第一连杆和吊架第二连杆，所述吊架第二连杆包括吊架第二连杆第一段和吊架第二连杆第二段，所述采集模块包括第三角度传感器和第四角度传感器，分别用于采集所述吊架第一连杆相对于水平面的夹角θ、所述吊架第二连杆第二段相对于水平面的夹角所述计算模块用于根据所述夹角θ、所述夹角及所述参数模型计算出所述挂箱铰点的实时位置、起始位置和终点位置，再根据所述起始位置和所述终点位置计算出优化的吊箱路径；所述执行模块用于控制所述吊架上油缸和所述吊架下油缸动作，使所述吊架根据所述优化的吊箱路径动作，实现自动吊箱；其中，所述第三角度传感器安装在所述吊架第一连杆上，所述第四角度传感器安装在所述吊架第二连杆第二段上。

优选地，所述计算模块还包括校正单元，所述校正单元用于实时比较所述挂箱铰点实时位置与所述优化的吊箱路径是否匹配，并在不匹配时发送校正命令给执行单元，使挂箱铰点按所述优化的吊箱路径动作。

本发明所提供的自卸车自动吊箱控制系统，能够实时采集自卸车动态参数，计算出优化的吊箱路径，并根据优化的吊箱路径控制吊架自动动作，实现自卸车自动吊箱作业，降低操作手劳动强度，提高作业效率，优化吊箱路径，降低能耗。

附图说明

图1是据本发明的实施例的自卸车自动吊箱控制系统的结构示意图；

图2是根据本发明的实施例的第一种自卸车自动吊箱控制系统的工作流程示意图；

图3是根据本发明的实施例的第二种自卸车自动吊箱控制系统的工作流程示意图；

图4是根据本发明的实施例的第三种自卸车自动吊箱控制系统的工作流程示意图；

图5是根据本发明的实施例的第四种自卸车自动吊箱控制系统的工作流程示意图；

图6是根据本发明的实施例的第五种自卸车自动吊箱控制系统的工作流程示意图；

图7是根据本发明的实施例的第六种自卸车自动吊箱控制系统的工作流程示意图；

图8是根据本发明的一实施例的自卸车自动吊箱控制系统的坐标轴建立基准结构示意图；

图9是根据图8所示的自卸车自动吊箱控制系统的几何示意图；

图10a是根据图8所示的自卸车自动吊箱控制系统对地装箱工况的作业示意图；

图10b是根据图8所示的自卸车自动吊箱控制系统对地卸箱工况的作业示意图；

图11是根据本发明又一实施例的自卸车自动吊箱控制系统的坐标轴建立基准结构示意图；

图12a是根据图11所示的自卸车自动吊箱控制系统对集卡装箱工况的作业示意图；

图12b是根据图11所示的自卸车自动吊箱控制系统对集卡卸箱工况的作业示意图。

其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1集装箱，2链条，3测距传感器，4车体，5吊架下油缸，6第一行程传感器，7吊架第一连杆，8吊架上油缸，9第二行程传感器，10吊架第二连杆，101吊架第二连杆第一段，102吊架第二连杆第二段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1、图2示出了本发明所提供的自卸车自动吊箱控制系统一实施例。如图1、图2中所示，本发明提供了一种自卸车自动吊箱控制系统，用于自卸车，包括位于自卸车上的吊架和由自卸车装卸的集装箱，所述吊架包括吊架上油缸和吊架下油缸；还包括：采集模块，用于采集所述自卸车的动态参数；计算模块，在所述计算模块中包括存储有参数模型的存储单元，所述参数模型包括自卸车参数模型和集装箱参数模型，所述计算模块用于根据所述动态参数及所述参数模型计算挂箱铰点的实时位置、起始位置和终点位置，再根据所述起始位置和所述终点位置计算出优化的吊箱路径；执行模块，用于控制所述吊架根据所述优化的吊箱路径动作，实现自动吊箱。

该实施例所提供的自卸车自动吊箱控制系统的工作流程为：

第一步：采集自卸车动态参数；

第二步：根据自卸车动态参数及存储单元存储的参数模型计算挂箱铰点的实时位置；

第三步：确定挂箱铰点的实时位置为挂箱铰点的起始位置；

第四步：根据自卸车动态参数及存储单元存储的参数模型计算挂箱铰点的终点位置；

第五步：根据挂箱铰点的起始位置和终点位置计算优化的吊箱路径；

第六步：根据优化的吊箱路径控制吊架动作。

本发明提供的自卸车自动吊箱控制系统，通过实时采集自卸车动态参数计算出优化的吊箱路径，根据优化的吊箱路径控制吊架自动动作，实现自卸车自动吊箱作业，降低操作手劳动强度，提高作业效率，优化吊箱路径，降低能耗。

如图3所示，在上述实施例中，作为一种可选的实施方式，所述采集模块还包括压力传感器，用于采集所述吊架上油缸或所述吊架下油缸的压力P；在所述存储单元还存储有压力阈值P₀；所述计算模块还包括：第一判断单元，用于判断所述压力P是否不小于所述压力阈值P₀。

该实施例所提供的自卸车自动吊箱控制系统的工作流程为：

第一步：采集自卸车动态参数；

第二步：根据自卸车动态参数及存储单元存储的参数模型计算挂箱铰点的实时位置；

第三步：确定挂箱铰点的实时位置为挂箱铰点的起始位置；

第四步：确定挂箱铰点的终点位置——根据吊架油缸的压力P是否不小于压力阈值P₀判断吊架是否挂箱：若P≥P₀，说明吊架已挂箱，吊架将进行放箱动作，则挂箱铰点的终点位置为放箱位置；若P＜P₀，说明吊架上未挂箱，吊架将进行挂箱动作，则挂箱铰点的终点位置为挂箱位置；

第五步：根据挂箱铰点的起始位置和终点位置计算优化的吊箱路径；

第六步：根据优化的吊箱路径控制吊架动作。

需要说明的是：所谓放箱动作是指将已经挂在吊架上的集装箱吊运至目标位置，包括装箱放箱和卸箱放箱两种工况；所谓挂箱动作是指将吊架动作至挂箱位置，以便插上链条挂上集装箱，包括装箱挂箱和卸箱挂箱两种工况。所谓放箱位置是指吊架挂箱铰点将集装箱放至的目标位置，所谓挂箱位置是指吊架挂箱铰点需要去挂取集装箱的位置。

该实施例中，采集模块还采集吊架油缸的压力P，吊架油缸是指吊架上油缸或吊架下油缸；计算模块包括第一判断单元，根据采集模块采集的吊架油缸的压力P，判断压力P是否不小于压力阈值P₀，据此来判断吊架上是否挂箱：若P≥P₀，则说明吊架上已经挂上集装箱(简称挂箱)，自卸车将进行放箱动作，挂箱铰点的终点位置为放箱位置；若P＜P₀，则说明吊架上未挂上集装箱，此时吊架需先自动动作至挂箱位置以便挂上集装箱，即进行挂箱动作，该段动作中挂箱铰点的终点位置为挂箱位置。

计算模块已经根据挂箱铰点的初始实时位置计算出挂箱铰点的起始位置，再根据第一判断单元的判断结果，在吊架上已挂箱时将放箱位置确定为挂箱铰点的终点位置，在吊架上未挂箱时将挂箱位置确定为挂箱铰点的终点位置，并根据挂箱铰点的起始位置和终点位置计算出优化的吊箱路径来控制吊架动作，从而实现放箱动作和挂箱动作时的自卸车自动作业。

如图4所示，在上述实施例中，作为一种可选的实施方式，还包括与所述计算模块连接的工况按钮，用于选择自卸车作业工况，所述自卸车作业工况包括装箱工况和卸箱工况，所述计算模块还包括第二判断单元，用于判断所述自卸车是进行装箱工况作业还是卸箱工况作业。

该实施例所提供的自卸车自动吊箱控制系统的工作流程为：

第一步：采集自卸车动态参数；

第二步：根据自卸车动态参数及存储单元存储的参数模型计算挂箱铰点的实时位置；

第三步：确定挂箱铰点的实时位置为挂箱铰点的起始位置；

第四步：确定挂箱铰点的终点位置，包括步骤401、步骤402：

步骤401——根据吊架油缸的压力P是否不小于压力阈值P₀判断吊架是否挂箱：若P≥P₀，说明吊架已挂箱，吊架将进行放箱动作，则挂箱铰点的终点位置为放箱位置；若P＜P₀，说明吊架上未挂箱，吊架将进行挂箱动作，则挂箱铰点的终点位置为挂箱位置；

步骤402——根据工况按钮所处的档位判断是装箱工况还是卸箱工况：若为装箱工况，则根据步骤401的判断结果确定挂箱铰点的终点位置为装箱放箱位置或装箱挂箱位置；若为卸箱工况，则根据步骤401的判断结果确定挂箱铰点的终点位置为卸箱放箱位置或卸箱挂箱位置；

第五步：根据挂箱铰点的起始位置和终点位置计算优化的吊箱路径；

第六步：根据优化的吊箱路径控制吊架动作。

需要说明的是：所谓装箱工况是指，将集装箱装运至自卸车上；所谓卸箱工况是指，将集装箱从自卸车上卸下来；所谓装箱放箱位置是指，自卸车进行装箱工况时吊架挂箱铰点将集装箱放至的目标位置；所谓装箱挂箱位置是指，自卸车进行装箱工况时吊架挂箱铰点需要去挂取集装箱的位置；所谓卸箱放箱位置是指，自卸车进行卸箱工况时吊架挂箱铰点将集装箱放至的目标位置；所谓卸箱挂箱位置是指，进行卸箱工况时吊架挂箱铰点需要去挂取集装箱的位置。

该实施例中，还设置了选择自卸车作业工况的工况按钮，所述计算模块还包括第二判断单元，根据工况按钮被拨至装箱工况档位或卸箱工况档位来判断自卸车的作业工况。

装箱工况——将集装箱装运至自卸车上：当吊架上已挂箱时，挂箱铰点的终点位置是装箱放箱位置，该点坐标位置已根据自卸车参数模型存储在存储单元中；当吊架上未挂箱时，挂箱铰点的终点位置为装箱挂箱位置——自卸车进行装箱工况时吊架挂箱铰点需要去挂取集装箱的位置。

卸箱工况——将集装箱从自卸车上卸下来：当吊架上已挂箱时，挂箱铰点的终点位置是卸箱放箱位置——自卸车进行卸箱工况时吊架挂箱铰点将集装箱放至的目标位置；当吊架上未挂箱时，挂箱铰点的终点位置是卸箱挂箱位置，该点坐标位置已根据自卸车参数模型存储在存储单元中。

在确定了挂箱铰点的终点位置后，结合根据挂箱铰点的初始实时位置确定的起始位置，计算模块计算出优化的吊箱路径，执行模块再根据优化的吊箱路径控制吊架油缸的伸缩量从而控制吊架按照优化的吊箱路径自动动作，实现自卸车自动吊箱作业，降低操作手劳动强度，提高作业效率，降低能耗。

上述实施例中，作为一种可选的实施方式，还包括安装在所述自卸车侧面的测距传感器，用于检测所述自卸车侧面的集装箱或集卡与所述自卸车的距离S；所述参数模型还包括集卡参数模型。

该实施例中，采集模块还采集安装在自卸车车体侧面的测距传感器检测出的数值S，计算模块根据检测的距离S计算出部分工况下的挂箱铰点的终点位置：例如当从地面挂取集装箱时，挂箱铰点的终点位置即对地装箱挂箱位置，可根据自卸车参数模型和测距传感器检测出的数值S计算。获得挂箱铰点的终点位置后的流程与上述实施例相同，在此不再赘述。

如图5所示，上述实施例中，作为一种可选的实施方式，还包括选择按钮，用于选择所述自卸车是对地作业还是对集卡作业，所述计算模块还包括第三判断单元，用于根据所述选择按钮的输入判断所述自卸车是对地作业还是对集卡作业。

该实施例所提供的自卸车自动吊箱控制系统，其工作流程为：

第一步：采集自卸车动态参数；

第二步：根据自卸车动态参数及存储单元存储的参数模型计算挂箱铰点的实时位置；

第三步：确定挂箱铰点的实时位置为挂箱铰点的起始位置；

第四步：确定挂箱铰点的终点位置，包括步骤401、步骤402及步骤403：

步骤401——根据吊架油缸的压力P是否不小于压力阈值P₀判断吊架是否挂箱：若P≥P₀，说明吊架已挂箱，吊架将进行放箱动作，则挂箱铰点的终点位置为放箱位置；若P＜P₀，说明吊架上未挂箱，吊架将进行挂箱动作，则挂箱铰点的终点位置为挂箱位置；

步骤402——根据工况按钮所处的档位判断是装箱工况还是卸箱工况，若为装箱工况，则根据步骤401的判断结果确定挂箱铰点的终点位置为装箱放箱位置或装箱挂箱位置，若为卸箱工况，则根据步骤401的判断结果确定挂箱铰点的终点位置为卸箱放箱位置或卸箱挂箱位置；

步骤403——判断自卸车是对地作业还是对集卡作业：结合步骤401与步骤402的判断结果，当自卸车是对地作业时，挂箱铰点的终点位置分装箱工况和卸箱工况有对地装箱挂箱位置、装箱放箱位置、卸箱挂箱位置、对地卸箱放箱位置；当自卸车是对集卡作业时，挂箱铰点的终点位置分装箱工况和卸箱工况有对集卡装箱挂箱位置、装箱放箱位置、卸箱挂箱位置、对集卡卸箱放箱位置。

第五步：根据挂箱铰点的起始位置和终点位置计算优化的吊箱路径；

第六步：根据优化的吊箱路径控制吊架动作。

需要补充说明的是：所谓对地装箱挂箱位置是指，自卸车对地进行装箱工况作业时，挂箱铰点需要去地面挂取集装箱的位置；所谓对地卸箱放箱位置是指，自卸车对地进行卸箱工况作业时，挂箱铰点需要将集装箱放至的目标位置；所谓对集卡装箱挂箱位置是指，自卸车对集卡进行装箱工况作业时，挂箱铰点需去集卡上挂取集装箱的位置；所谓对集卡卸箱放箱位置是指，自卸车对集卡进行卸箱工况作业时，挂箱铰点需要将集装箱放至的目标位置。

该实施例所提供的自卸车自动吊箱控制系统，不仅可以实现自卸车对地作业的自动作业，还能实现自卸车对集卡作业的自动作业。具体地，可人工根据选择按钮手动选择自卸车是对地面作业还是对集卡作业，此时存储单元还存储有集卡参数模型：

当对集卡作业时，计算模块根据采集模块采集的集卡与自卸车侧面的距离S及存储单元存储的自卸车参数模型与集卡参数模型计算出对对集卡装箱挂箱位置、集卡卸箱放箱位置；对地面作业时，计算模块根据采集模块采集的集装箱与自卸车侧面的距离S及存储单元存储的自卸车参数模型计算出对地装箱挂箱位置。

对集卡作业时，挂箱铰点的终点位置有四种情况：1)对集卡装箱挂箱位置——根据S及存储在存储单元中的参数模型计算；2)装箱放箱位置——坐标存储在存储单元中；3)卸箱挂箱位置——坐标存储在存储单元中；4)对集卡卸箱放箱位置——根据S及存储在存储单元中的参数模型计算。

对地面作业时，挂箱铰点的终点位置也有四种情况：1)对地装箱挂箱位置——根据S及存储在存储单元中的参数模型计算；2)装箱放箱位置——坐标存储在存储单元中；3)卸箱挂箱位置——坐标存储在存储单元中；4)对地卸箱放箱位置——坐标存储在存储单元中。

该实施例所提供的技术方案进一步提高了本发明所提供的自卸车自动吊箱控制系统的自动化应用范围，使本发明提供的自卸车自动吊箱控制系统不仅可以实现普通的对地作业的自动化吊箱作业，还能实现对集卡作业时的自动吊箱作业，进一步解放劳动力。

上述实施例中，作为一种可选的实施方式，所述测距传感器为两个，沿所述自卸车长度方向安装在所述自卸车侧面。

该实施例中，为了降低误判断的可能性，在自卸车侧面沿自卸车长度方向安装了两个测距传感器以进行互检，避免因为仅有一个传感器而将与其它障碍物的距离误判断为自卸车与目标检测物(集装箱和/或自卸车)的距离。

上述实施例中，作为一种可选的实施方式，还包括报警提示系统，当所述两个测距传感器检测的距离不一致时，提示调整集卡位置与自卸车平行。

在实际作业情况中，自卸车很有可能与集卡的位置并不是平行的，在装卸集装箱时就会存在角度偏差而不便于装卸，该实施例中，还设置了报警提示系统，当两个测距传感器检测的距离差值达到设定值时时，提示调整集卡位置与自卸车平行，进一步提高自卸车的可靠性。

如图7、图8中所示，上述实施例中，作为一种可选的实施方式，所述挂箱铰点终点位置包括第一终点位置和第二终点位置，所述第二终点位置为所述第一终点位置沿Y轴方向下降ΔH。

该实施例中，为了便于集装箱插销孔中链条的插入与取出，挂箱铰点的终点位置包括第一终点位置和第二终点位置，在各工况计算获得第一终点位置后，将第一终点位置沿Y轴方向下降ΔH以获得第二终点位置，并将第二终点位置标定为挂箱铰点的终点位置，以便于链条的插入与取出。该实施例所提供的技术方案，进一步提高了自卸车自动作业系统的实用性。

上述实施例中，进一步地，所述采集模块包括第一行程传感器和第二行程传感器，分别用于采集所述吊架下油缸的行程X₁和所述吊架上油缸的行程X₂；所述计算模块用于根据所述行程X₁、所述行程X₂及所述参数模型计算出所述挂箱铰点的实时位置、起始位置和终点位置，再根据所述起始位置和所述终点位置计算出优化的吊箱路径；所述执行模块用于控制所述吊架下油缸和所述吊架上油缸动作，使所述吊架根据所述优化的吊箱路径动作，实现自动吊箱；其中，所述第一行程传感器安装在所述吊架下油缸上，所述第二行程传感器安装在所述吊架上油缸上。

另一种优选地实施例是，所述采集模块包括第一角度传感器和第二角度传感器，分别用于采集所述吊架下油缸相对于水平面的夹角α、所述吊架上油缸相对于水平面的夹角β；所述计算模块用于根据所述夹角α、所述夹角β及所述参数模型计算出所述挂箱铰点的实时位置、起始位置和终点位置，再根据所述起始位置和所述终点位置计算出优化的吊箱路径；所述执行模块用于控制所述吊架上油缸和所述吊架下油缸动作，使所述吊架根据所述优化的吊箱路径动作，实现自动吊箱；其中，所述第一角度传感器安装在所述吊架下油缸上，所述第二角度传感器安装在所述吊架上油缸上。

第三种优选地实施例是，所述吊架还包括吊架第一连杆和吊架第二连杆，所述吊架第二连杆包括吊架第二连杆第一段和吊架第二连杆第二段，所述采集模块包括第三角度传感器和第四角度传感器，分别用于采集所述吊架第一连杆相对于水平面的夹角θ、所述吊架第二连杆第二段相对于水平面的夹角所述计算模块用于根据所述夹角θ、所述夹角及所述参数模型计算出所述挂箱铰点的实时位置、起始位置和终点位置，再根据所述起始位置和所述终点位置计算出优化的吊箱路径；所述执行模块用于控制所述吊架上油缸和所述吊架下油缸动作，使所述吊架根据所述优化的吊箱路径动作，实现自动吊箱；其中，所述第三角度传感器安装在所述吊架第一连杆上，所述第四角度传感器安装在所述吊架第二连杆第二段上。

上述实施例中，作为一种可选的实施方式，所述计算模块还包括校正单元，所述校正单元用于实时比较所述挂箱铰点实时位置与所述优化的吊箱路径是否匹配，并在不匹配时发送校正命令给执行单元，使挂箱铰点按所述优化的吊箱路径动作。

该实施例中，计算模块还包括校正单元，校正单元将挂箱铰点的实时位置与优化的吊箱路径进行比较，实施判断吊架是否按优化的吊箱路径动作，当吊架动作出现偏差时，校正单元给执行模型发送校正命令，确保吊架按优化的吊箱路径动作。该实施例所提供的技术方案，进一步提高了自卸车自动作业的可靠性。

实施例一：

首先，如图1中所示，在吊架下油缸上设置第一行程传感器，采集吊架下油缸的动态行程X₁，在吊架上油缸上设置第二行程传感器，采集吊架下油缸的动态行程X₂。

第二步：根据第一行程传感器和第二行程传感器的检测结果，计算模块计算挂箱铰点的实时位置：

如图6、图8、图9、图10a及图10b中所示，以自卸车和集装箱为研究对象，M点为吊架下油缸缸筒端与吊架的铰点，N点为吊架下油缸活塞杆端与吊架的铰点，W点为吊架上油缸缸筒端与吊架的铰点，U点为吊架上油缸活塞杆端与吊架的铰点，V点为吊架的第二连杆上挂链条的吊点，Q点为链条挂上集装箱且链条被拉直后链条上插进集装箱孔的插销点；坐标原点O点为自卸车上锁定集装箱的一侧边锁头的位置(远离W点的一侧)，X轴为水平方向，Y轴为竖直方向。该实施例中选取Q点为挂箱铰点，在自动作业过程中控制吊架动作以控制挂箱铰点Q点按优化的吊箱路径动作。

也可以选取吊架上的其他铰点作为挂箱铰点进行自动作业控制，挂箱铰点的具体选取并不受本实施例公开的具体情况的限制。

M点在X轴上，M点的坐标为M(L，0)，L为M点与O点的水平距离，为常数；即M点的坐标值为固定值；

W点的坐标为W(L+L₁cosa，L₁sina)，其中L₁为M点与W点的距离，为常数；a为∠WMX的角度值即WM与X轴的夹角，为常数；故W点的坐标值为固定值。

N点的坐标为N(X_n，Y_n)，其中：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_n=L+X_1\cos (a_2+a)\\ Y_n=X_1\sin (a_2+a)\end{array}\right\}---(1-1),$

在△MNW中，根据三角形定理有，

$a_2=\arccos \left(\frac{{X_1}^2+{L_1}^2-{L_2}^2}{2X_1{L}_1}\right)---(1-2),$

其中，X₁为吊架下油缸的动态行程，由设置在吊架下油缸上的第一行程传感器实时检测；L₁为M点与W点的距离，为常数；L₂为W点与N点的距离，为常数。通过实时检测的吊架下油缸的动态行程X₁，将X₁、L₁以及L₂代入公式(1-2)可计算出∠NMW的角度值即a₂的值；再将a₂的值及L、X₁、a代入公式(1-1)可计算出X_n、Y_n的值，从而得到N点的坐标值N(X_n，Y_n)。

U点的坐标为U(X_u，Y_u)，其中：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_u=L+L_1\cos a+X_2\cos \mathrm{\β}\\ Y_u=L_1\sin a+X_2\sin \mathrm{\β}\end{array}\right\}---(1-3),$

W'为UW的延长线与X轴的交点，∠WW'X＝β：

β＝a₇+a                                 (1-4)，

a₇＝180°-a₃-a₆                          (1-5)，

其中，∠MWW'＝a₇，∠MWN＝a₃。

在△NWU中，根据三角形定理有：

$a_6=\arccos \left(\frac{{X_2}^2+{L_2}^2-{L_3}^2}{2X_2{L}_2}\right)---(1-6),$

其中，X₂由设置在吊架上油缸上的第二行程传感器实时检测；L₃为N点与U点的距离，即吊架第二连杆第一段的长度，为常数；将常数L₂、L₃以及第二行程传感器实时检测的结果X₂代入公式(1-6)中，可计算出∠NWU即a₆的值。

根据三角形定理，在△MWN内有：

$a_3=\arccos \left(\frac{{L_1}^2+{L_2}^2-{X_1}^2}{2L_1{L}_2}\right)---(1-7),$

其中，X₁由设置在吊架下油缸上的第一行程传感器实时检测；将常数L₁、L₂及第一行程传感器实时检测的结果X₁代入公式(1-5)中，可计算出∠MWN即a₃的值。

将常数a及公式(1-6)、(1-7)、(1-5)的计算结果代入公式(1-4)中，可计算出∠UW'X即β的值。

在公式(1-3)中，L、L₁、a均为常数，β可通过公式(1-4)至(1-7)计算出，将β、第二行程传感器实时检测的结果X₂以及常数L、L₁、a代入公式(1-3)中，可计算出U点的坐标值U(X_u，Y_u)。

V点的坐标为V(X_v，Y_v)：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_v=X_u+L_4\cos \mathrm{\ω}\\ Y_v=Y_u-L_4\sin \mathrm{\ω}\end{array}\right\}---(1-8),$

其中，L₄为吊架第二连杆第二段的长度，即U点与V点的距离，为常数；ω为吊架第二连杆第二段与水平面的夹角，即UV与X轴的夹角。

根据平行线定理有：

ω＝a₈+a₁₀                             (1-9)，

a₈+a₉+a₁₀+β＝180°                    (1-10)，

其中，a₈为吊架第二连杆第二段与吊架第二连杆第一段延长线的夹角，即UV与NU延长线的夹角，等于180°-∠NUV，为常数；a₉为吊架上油缸与吊架第二连杆第二段的夹角，即∠WUV；a₁₀为吊架第二连杆第一段与水平面的夹角，即NU与X轴的夹角；

根据三角形定理有：

a₈+a₉＝a₄+a₆                        (1-11)，

其中，∠WNU＝a₄。

将公式(1-4)、(1-5)、(1-11)代入公式(1-10)中有：

a₁₀＝a₃-a-a₄                         (1-12)，

将公式(1-12)代入公式(1-9)中有：

ω＝a₈+a₃-a-a₄                      (1-13)，

在△NWU中，根据三角形定理有：

$a_4=\arccos \left(\frac{{L_2}^2+{L_3}^2-{X_2}^2}{2L_2{L}_3}\right)---(1-14),$

将第二行程传感器的检测结果X₂以及常数L₂、L₃代入公式(1-14)中可计算出a₄的值。

将常数a、a₈以及公式(1-7)、(1-14)的计算结果代入公式(1-13)中，可计算出ω的值。

将常数L₄以及公式(1-3)、(1-13)的计算结果代入公式(1-8)中，可计算出V点的坐标值V(X_v，Y_v)。

Q点坐标为Q(X_q，Y_q)：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_q=X_v-L_6\\ Y_q=Y_v-L_5\end{array}\right\}---(1-15).$

其中，L₆为V点与Q点的水平距离，为常数；L₅为V点与Q点的垂直距离，为常数；将公式(1-8)的计算结果及常数L₆、L₅代入公式(1-15)中，可计算出挂箱铰点Q点的坐标值Q(X_q，Y_q)。需要说明的是，由于链条不可被拉伸，当链条挂上集装箱且链条被拉直后，其长度是恒定的，所以L₅、L₆均为常数。

第三步：根据初始计算出的挂箱铰点的实时位置标定挂箱铰点的起始位置Q₁(X_q1，Y_q1)：Q₁(X_q1，Y_q1)＝Q(X_q，Y_q)。

第四步：根据自卸车工作工况计算挂箱铰点的终点位置Q₂(X_q2，Y_q2)。

该实施例中，我们仅以考虑对地作业的自动作业控制系统为例，而不考虑对集卡的自动作业，则对于终点位置，具体地分是进行装箱工况还是进行卸箱工况以及吊架上是否挂箱来确定。

在该实施例中，作为一种可选的实施方式，所述挂箱铰点终点位置包括第一终点位置和第二终点位置，所述第二终点位置为所述第一终点位置沿Y轴方向下降ΔH。

如图6中所示，每一次吊架根据优化的吊箱路径动作后，存储单元还存储该动作类型，当判断单元判断油缸压力P小于压力阈值P₀时，此时判断单元还进一步判断自卸车自动吊箱控制系统的上一动作是否为挂箱动作，若为挂箱动作，则说明此时链条已插入集装箱插销孔中但链条未拉直，此时将挂箱铰点的第一终点位置标定为该工况下挂箱铰点的终点位置，即将挂箱铰点动作至第一终点位置以拉直链条，以便进行下一步动作；若上一动作不是挂箱动作，则此时自卸车将进行挂箱动作，标定挂箱铰点的第二终点位置为挂箱铰点的终点位置，以便将链条快速插入插销孔，该工况中挂箱铰点的运动轨迹点中可以不包括第一终点位置。

在放箱工况中即油缸压力P大于或等于压力阈值P₀时，挂箱铰点的终点位置也包括第一终点位置和第二终点位置。吊架将集装箱放至目标位置即挂箱铰点动作至第一终点位置后，为了能使链条能顺利快速的取出，具体地将计算所得的挂箱铰点第一终点位置沿Y轴方向下调ΔH得到挂箱铰点的第二终点位置，并将第二终点位置标定为挂箱铰点的终点位置，在放箱工况里，挂箱铰点的运动轨迹在经过第一终点位置后到达第二终点位置。

根据上述计算，挂箱铰点的终点位置具体标定如下：

a)当进行装箱工况挂箱作业时——输入装箱指令且油缸压力P小于压力阈值P₀：当判断单元判断压力P小于压力阈值P₀时，判断单元还会进一步判断自卸车自动吊箱控制系统的上一动作是否为挂箱动作：若不是挂箱动作，如图10a中所示，挂箱铰点要去地面挂取集装箱，挂箱铰点的第一终点位置为一装箱挂箱位置——地面上集装箱的插销点A，A点的坐标值根据自卸车参数模型、集装箱参数模型和测距传感器检测的距离S可计算出来，在该实施例中，标定A点的坐标为A(L₇+S+L₈，-h)，为了顺利快速的在集装箱的插销孔中插入链条，挂箱铰点需动作至第二终点位置，即A'(L₇+S+L₈，-h-ΔH)，该工况中挂箱铰点的终点位置为A'；若是挂箱动作，则挂箱铰点的终点位置为第一终点位置，即A(L₇+S+L₈，-h)；

b)当进行装箱工况放箱作业时——输入装箱指令且油缸压力P大于或等于压力阈值P₀：如图10a中所示，吊架要将集装箱吊运至自卸车上，挂箱铰点的第一终点位置为一装箱放箱位置——自卸车上锁定集装箱的锁头上方的固定点B，该固定点的坐标存储在存储单元中，在该实施例中，标定B点的坐标为B(0，-h₁)，将集装箱放至目标位置B点即第一终点位置后，为了使链条能快速从集装箱中取出，挂箱铰点还继续沿Y轴方向向下运动ΔH，即挂点铰点的终点位置为第二终点位置B'(0，-h₁-ΔH)，该点同样为坐标存储在存储单元中的固定点；

c)当进行卸箱工况挂箱作业时——输入卸箱指令且油缸压力P小于压力阈值P₀：当判断单元判断压力P小于压力阈值P₀时，判断单元还会进一步判断自卸车自动吊箱控制系统的上一动作是否为挂箱动作：若不是挂箱动作，如图10b中所示，挂箱铰点要去自卸车上挂取集装箱，挂箱铰点的第一终点位置为一卸箱挂箱位置——同工况b)中分析的装箱放箱位置，均为自卸车上锁定集装箱的锁头竖直方向上的固定点B(0，-h₁)，为了顺利在集装箱的插销孔中插入链条，挂箱铰点需动作至第二终点位置，即B'(0，-h₁-ΔH)；若是挂箱动作，则挂箱铰点的终点位置为第一终点位置，即B(0，-h₁)；

d)当进行卸箱工况放箱作业时——输入卸箱指令且油缸压力P大于或等于压力阈值P₀：如图10b中所示，吊架要将集装箱自自卸车上吊运至地面，挂箱铰点的第一终点位置为一卸箱放箱位置——集装箱在地面上的放箱位置C，C点的坐标为固定值，存储在存储单元中，在该实施例中，标定C点的坐标为C(L₇+L₉，-h)，将集装箱放至目标位置C点后，为了使链条能快速从集装箱的插销孔中取出，挂箱铰点还继续沿Y轴方向向下运动ΔH，即挂点铰点的第二终点位置为C'(L₇+L₉，-h-ΔH)。

该实施例中，常数L、L₁、L₂、L₃、L₄、L₅、L₆、L₇、L₈、L₉、h、h₁、a、a₈、ΔH均存储在存储单元的自卸车参数模型及集装箱参数模型中。其中，L₇为坐标原点与远离坐标原点一侧的自卸车端面的距离；L₈为集装箱插销孔与靠近集装箱插销孔的集装箱一侧端面的距离；L₉为存储的对地放箱时，靠近自卸车车体一侧的集装箱插销孔与远离坐标原点一侧的自卸车端面的距离；h为地面上的集装箱插销孔与X轴的垂直距离，等于自卸车地面离X轴的水平距离减去集装箱插销孔与集装箱底面的距离；h₁为集装箱在自卸车上的插销点与X轴的垂直距离；ΔH为使链条快速插入插销孔或从插销孔中快速取出时挂箱铰点需下调的高度。

第五步：根据挂箱铰点的起始位置与终点位置，计算模块计算出优化的吊箱路径。

第六步：执行模块控制挂箱铰点按优化的吊箱路径动作。

在该实施例中，进一步地，在执行模块控制挂箱铰点按优化的吊箱路径动作的过程中，计算模块将挂箱铰点的实时位置与优化的吊箱路径的轨迹点相比较，检验执行模块实际执行的吊箱路径与优化的吊箱路径是否有偏差，如果有偏差，将输出校正命令给执行模块，确保挂箱铰点按优化的吊箱路径动作。

在装箱工况中，吊架的动作包括：

挂箱：吊架将挂箱铰点Q(X_q，Y_q)动作至A'点——插入链条——拉直链条：吊架将挂箱铰点Q(X_q，Y_q)自A'点动作至A点——放箱：吊架将挂箱铰点Q(X_q，Y_q)自A点动作至自卸车上的B点——取下链条：吊架将挂箱铰点Q(X_q，Y_q)自B点动作至B'点；

在卸箱工况中，吊架的动作包括：

挂箱：吊架将挂箱铰点Q(X_q，Y_q)动作至自卸车上的B'点——插入链条——拉直链条：吊架将挂箱铰点Q(X_q，Y_q)自B'点动作至B点——放箱：吊架将挂箱铰点Q(X_q，Y_q)自B点动作至C点——取下链条：吊架将挂箱铰点Q(X_q，Y_q)自C点动作至C'点。

实施例一提供了计算挂箱铰点实时位置的一种方式，此处还提供两种计算挂箱铰点实时位置的实施例，具体见实施例二以及实施例三。

实施例二：

如图11、图12a、图12b中所示，该实施例中，在吊架下油缸上安装有第一角度检测传感器，用于检测吊架下油缸与水平面的夹角α；在吊架上油缸上安装有第二角度检测传感器，用于检测吊架上油缸与水平面的夹角β，且该实施例中各参数表示的意义与实施例一中相同，在此不再赘述。

第一步：采集模块采集自卸车动态参数，包括第一角度传感器的检测结果α和第二角度传感器的检测结果β。

第二步：计算模块计算挂箱铰点实时位置：在该实施例中，已知的包括夹角α与夹角β，与实施例一中计算挂箱铰点实时位置的不同之处在于：

计算N点的坐标N(X_n，Y_n)时：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_n=L+X_1\cos \mathrm{\α}\\ Y_n=X_1\sin \mathrm{\α}\end{array}\right\}---(2-1),$

根据三角形定理有：

L₂ ²＝X₁ ²+L₁ ²-2X₁L₁cosa₂               (2-2)，

其中，a₂＝α-a，所以：

$X_1=L_1\cos (\mathrm{\α}-a)+\sqrt{{L_1}^2\cos {(\mathrm{\α}-a)}^2-{L_1}^2+{L_2}^2}---(2-3),$

将公式(2-3)、第一角度传感器检测的数值α及常数a、L₁、L₂代入公式(2-1)中，可计算出N点的坐标N(X_n，Y_n)。

U点的坐标为U(X_u，Y_u)：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_u=L+L_1\cos a+X_2\cos \mathrm{\β}\\ Y_u=L_1\sin a+X_2\sin \mathrm{\β}\end{array}\right\}---(2-4),$

根据三角形定理，在△NWU内有：

$X_2=L_2\cos a_6+\sqrt{{L_2}^2\cos {a_6}^2-{L_2}^2+{L_3}^2}---(2-5),$

其中：

a₆＝180°+a-a₃-β                   (2-6)，

又，根据三角形定理，在△MNW中有：

$a_3=\arccos \left(\frac{{L_1}^2+{L_2}^2-{X_1}^2}{{2L}_1{L}_2}\right)---(2-7),$

将公式(2-3)的计算结果以及公式(2-5)、(2-6)、(2-7)、第二角度传感器的检测结果β、常数a、L、L₁、L₂、L₃代入公式(2-4)中，即可计算出U点的坐标U(X_u，Y_u)。

V点的坐标为V(X_v，Y_v)：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_v=X_u+L_4\cos \mathrm{\ω}\\ Y_v=Y_u-L_4\sin \mathrm{\ω}\end{array}\right\}---(2-8),$

根据平行线定理有：

a₈+a₉+a₁₀+β＝180°                      (2-9)，

ω＝a₈+a₁₀                               (2-10)，

根据三角形定理有：

a₈+a₉＝a₄+a₆                             (2-11)，

将公式(2-10)、(2-11)代入公式(2-9)中有：

ω＝180°+a₈-β-a₄-a₆                    (2-12)，

在△NWU中，根据三角形定理有：

$a_4=\arccos \left(\frac{{L_2}^2+{L_3}^2-{X_2}^2}{2L_2{L}_3}\right)---(2-13),$

将公式(2-5)的计算结果X₂代入公式(2-13)中，可计算出a₄的值；在公式(2-12)中，代入公式(2-13)的计算结果a₄、公式(2-6)的计算结果a₆、第二角度检测传感器的检测结果β以及常数a₈，可计算出ω的值。

将公式(2-4)及公式(2-12)的计算结果代入公式(2-8)，可计算出V点的坐标为V(X_v，Y_v)。

Q点坐标为Q(X_q，Y_q)，其计算方法同实施例一：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_q=X_v-L_6\\ Y_q=Y_v-L_5\end{array}\right\}---(2-14).$

将公式(2-8)的计算结果及常数L₆、L₅代入公式(2-14)中，可计算出Q点的坐标值Q(X_q，Y_q)。

在计算出挂箱铰点的实时位置后，第三步，根据初始挂箱铰点实时位置获得挂箱铰点的初始位置Q₁(X_q1，Y_q1)＝Q(X_q，Y_q)。

第四步，计算挂箱铰点的终点位置。在该实施例中，以对集卡装卸集装箱的工况作为研究对象，具体地，挂箱铰点的终点位置根据是进行装箱工况还是进行卸箱工况以及吊架上是否挂箱来确定。

与实施例一中一样，作为一种可选的实施方式，所述挂箱铰点终点位置包括第一终点位置和第二终点位置，所述第二终点位置为所述第一终点位置沿Y轴方向下降ΔH。

a)挂箱铰点的终点位置为对集卡装箱挂箱位置——当输入装箱指令且油缸压力P小于压力阈值P₀：当判断单元判断压力P小于压力阈值P₀时，判断单元还会进一步判断自卸车自动吊箱控制系统的上一动作是否为挂箱动作：若不是挂箱动作，则挂箱铰点要去集卡上挂取集装箱，挂箱铰点的第一终点位置为一装箱挂箱位置——集卡上集装箱的插销点D，D点的坐标值根据自卸车参数模型、集卡参数模型和测距传感器检测的距离S可计算出来，该实施例中，第一终点位置D点的坐标为D(L₇+S+L₁₀，-h₂)，为了顺利在集装箱的插销孔中插入链条，挂箱铰点需动作至第二终点位置，即D'(L₇+S+L₁₀，-h₂-ΔH)；若是挂箱动作，则挂箱铰点的终点位置为第一终点位置，即D(L₇+S+L₁₀，-h₂)；

b)挂箱铰点的终点位置为对集卡装箱放箱位置——当输入装箱指令且油缸压力P大于或等于压力阈值P₀：与对地装箱放箱相同，此时挂箱铰点的第一终点位置为B(0，-h₁)，为便于链条从插销孔中取出，还需要将挂箱铰点从第一终点位置沿Y轴下降ΔH动作至第二终点位置B'(0，-h₁-ΔH)，对集卡装箱放箱位置与对地装箱放箱位置统称为装箱放箱位置；

c)挂箱铰点的终点位置为对集卡卸箱挂箱位置——当输入卸箱指令且油缸压力P小于压力阈值P₀：当判断单元判断压力P小于压力阈值P₀时，判断单元还会进一步判断自卸车自动吊箱控制系统的上一动作是否为挂箱动作：若不是挂箱动作，则与对地卸箱挂箱相同，此时挂箱铰点的第一终点位置为B(0，-h₁)，为了顺利在集装箱的插销孔中插入链条，挂箱铰点需动作至第二终点位置，即B'(0，-h₁-ΔH)；若是挂箱动作，则挂箱铰点的终点位置为第一终点位置，即B(0，-h₁)；对集卡卸箱挂箱位置与对地卸箱挂箱位置统称为卸箱挂箱位置；

d)挂箱铰点的终点位置为对集卡卸箱放箱位置——当输入卸箱指令且油缸压力P大于或等于压力阈值P₀：吊架要将集装箱自自卸车上吊运至集卡上，挂箱铰点的第一终点位置为一卸箱放箱位置——集装箱在集卡上的放箱位置同对集卡装箱挂箱位置D，即此时的第一终点位置为D(L₇+S+L₁₀，-h₂)，为便于链条从插销孔中取出，还需要将挂箱铰点从第一终点位置沿Y轴下降ΔH动作至第二终点位置D'(L₇+S+L₁₀，-h₂-ΔH)。

该实施例中，常数L₁₀、h₂、h₃存储在存储单元的自卸车参数模型及集装箱参数模型中。其中，L₁₀为集卡靠近自卸车一侧端面至集卡上靠近该端面的锁头位置的水平距离。

实施例三：

如图7、图8、图9、图10a、图10b、图11、图12a及图12b中所示，该实施例中，在第一连杆上安装有第三角度检测传感器，用于检测第一连杆与水平面的夹角θ；在第二连杆第二段上安装有第四角度检测传感器，用于检测第二连杆第二段与水平面的夹角ω，且该实施例三中各参数表示的意义也与实施例一、实施例二中相同，在此不再赘述。

第一步：采集模块采集自卸车动态参数，包括第三角度传感器的检测结果θ和第四角度传感器的检测结果ω。

第二步：计算挂箱铰点实时位置。

在该实施例中，已知的包括夹角θ与夹角ω，与实施例一中计算挂箱铰点实时位置的不同之处在于：

计算N点的坐标N(X_n，Y_n)时：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_n=L+X_1\cos \mathrm{\α}\\ Y_n=X_1\sin \mathrm{\α}\end{array}\right\}---(3-1),$

又：

a₃＝θ+a                               (3-2)，

在△MNW中有，

$X_1=\sqrt{{L_1}^2+{L_2}^2-2L_1{L}_2\cos a_3}---(3-3),$

$a_2=\arccos \left(\frac{{X_1}^2+{L_1}^2-{L_2}^2}{2X_1{L}_1}\right)---(3-4),$

α＝a₂+a                         (3-5)，

结合常数a及L、L₁、L₂，将公式(3-2)至(3-5)的计算结果代入公式(3-1)中，可计算出N点的坐标值N(X_n，Y_n)；

U点的坐标为U(X_u，Y_u)，其中：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_u=L+L_1\cos a+X_2\cos \mathrm{\β}\\ Y_u=L_1\sin a+X_2\sin \mathrm{\β}\end{array}\right\}---(3-6),$

结合平行线定理有：

θ＝a₄+a₁₀                                  (3-7)，

ω＝a₁₀+a₈                                  (3-8)，

将公式(3-8)代入公式(3-7)中有：

a₄＝θ-ω+a₈                                (3-9)，

其中，a₈为常数，θ、ω可根据第三角度传感器和第四角度传感器的检测结果获得，将θ、ω及常数a₈代入公式(3-9)中可计算出a₄的值。

在△NWU中，根据余弦定理有：

$X_2=\sqrt{{L_2}^2+{L_3}^{\text{2}}-2L_2{L}_3\cos a_4}---(3-10),$

$a_6=\arccos \left(\frac{{X_2}^2+{L_2}^2-{L_3}^2}{2X_2{L}_2}\right)---(3-11),$

且：

a₆+β+θ＝180°                            (3-12)，

所以将公式(3-10)、(3-11)的计算结果代入公式(3-12)中，可计算出β的大小。

将常数a、L、L₁及公式(3-10)、公式(3-12)的计算结果代入公式(3-6)中，可计算出U点的坐标值U(X_u，Y_u)。

V点的坐标为V(X_v，Y_v)，其中：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_v=X_u+L_4\cos \mathrm{\ω}\\ Y_v=Y_u-L_4\sin \mathrm{\ω}\end{array}\right\}---(3-13),$

将公式(3-6)的计算结果及ω、常数L₄的值代入公式(3-13)中，可计算出V点的坐标值V(X_v，Y_v)。

Q点坐标为Q(X_q，Y_q)，其计算方法同实施例一：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_q=X_v-L_6\\ Y_q=Y_v-L_5\end{array}\right\}---(3-14).$

将公式(3-13)的计算结果及常数L₆、L₅代入公式(3-14)中，可计算出Q点的坐标值Q(X_q，Y_q)。

第三步：根据初始计算出的挂箱铰点的实时位置标定挂箱铰点的起始位置Q₁(X_q1，Y_q1)＝Q(X_q，Y_q)。

第四步：根据自卸车工作工况计算挂箱铰点的终点位置Q₂(X_q2，Y_q2)：

该实施例中，以即可对地实施自动作业控制又可对集卡实施自动作业控制的自卸车自动吊箱控制系统为例，挂箱铰点的终点位置为实施例一与实施例二的组合。与实施例一及实施例二中相同的是，作为一种可选的实施方式，所述挂箱铰点的终点位置也包括第一终点位置和第二终点位置，所述第二终点位置为所述第一终点位置沿Y轴方向下降ΔH：

a)当进行对地装箱挂箱作业时——选择对地作业按钮、输入装箱指令且油缸压力P小于压力阈值P₀：当判断单元判断压力P小于压力阈值P₀时，判断单元还会进一步判断自卸车自动吊箱控制系统的上一动作是否为挂箱动作：若不是挂箱动作，如图10a中所示，挂箱铰点要去地面挂取集装箱，挂箱铰点的第一终点位置为一装箱挂箱位置——地面上集装箱的插销点A，A点的坐标值根据自卸车参数模型、集装箱参数模型和测距传感器检测的距离S可计算出来，在该实施例中，标定A点的坐标为A(L₇+S+L₈，-h)，为了快速在集装箱的插销孔中插入链条，挂箱铰点需动作至第二终点位置，即A'(L₇+S+L₈，-h-ΔH)，该工况中挂箱铰点的终点位置为第二终点位置A'；若是挂箱动作，则挂箱铰点的终点位置为第一终点位置，即A(L₇+S+L₈，-h)；

b)当进行对集卡装箱挂箱作业时——选择对集卡作业按钮、输入装箱指令且油缸压力P小于压力阈值P₀：当判断单元判断压力P小于压力阈值P₀时，判断单元还会进一步判断自卸车自动吊箱控制系统的上一动作是否为挂箱动作：若不是挂箱动作，则挂箱铰点要去集卡上挂取集装箱，挂箱铰点的第一终点位置为一装箱挂箱位置——集卡上集装箱的插销点D，D点的坐标值根据自卸车参数模型、集卡参数模型和测距传感器检测的距离S可计算出来，该实施例中，D点的坐标为D(L₇+S+L₁₀，-h₂)，为了快速在集装箱的插销孔中插入链条，挂箱铰点需动作至第二终点位置，即D'(L₇+S+L₁₀，-h₂-ΔH)；若是挂箱动作，则挂箱铰点的终点位置为第一终点位置，即D(L₇+S+L₁₀，-h₂)；

c)当进行装箱工况放箱作业时——输入装箱指令且油缸压力P大于或等于压力阈值P₀：吊架要将集装箱吊运至自卸车上，不论是从地面装箱放箱还是从集卡装箱放箱，挂箱铰点的第一终点位置均为装箱放箱位置——自卸车上锁定集装箱的锁头上方的固定点B，该固定点的坐标存储在存储单元中，在该实施例中，标定B点的坐标为B(0，-h₁)，将集装箱放至目标位置B点即第一终点位置后，为了使链条能快速从集装箱中取出，挂箱铰点还继续沿Y轴方向向下运动ΔH，即挂点铰点的终点位置为第二终点位置B'(0，-h₁-ΔH)；

d)当进行对地卸箱放箱作业时——选择对地作业按钮、输入卸箱指令且油缸压力P大于或等于压力阈值P₀：吊架要将集装箱从自卸车上吊运至地面，挂箱铰点的第一终点位置为一卸箱放箱位置——集装箱在地面上的放箱位置C，C点的坐标为固定值，存储在存储单元中，在该实施例中，标定C点的坐标为C(L₇+L₉，-h)，将集装箱放至目标位置C点后，为了使链条能快速从集装箱的插销孔中取出，挂箱铰点还继续沿Y轴方向向下运动ΔH，即挂点铰点的第二终点位置为C'(L₇+L₉，-h-ΔH)；

e)当进行对集卡卸箱放箱作业时——选择对集卡作业按钮、输入卸箱指令且油缸压力P大于或等于压力阈值P₀：吊架要将集装箱自自卸车上吊运至集卡上，挂箱铰点的第一终点位置为一对集卡卸箱放箱位置——集装箱在集卡上的放箱位置，同对集卡装箱挂箱位置D(L₇+S+L₁₀，-h₂)，将集装箱放至目标位置D点后，为便于链条从插销孔中取出，还需要将挂箱铰点从第一终点位置沿Y轴下降ΔH动作至第二终点位置D'(L₇+S+L₁₀，-h₂-ΔH)；

f)当进行卸箱工况挂箱作业时——输入卸箱指令且油缸压力P小于压力阈值P₀：当判断单元判断压力P小于压力阈值P₀时，判断单元还会进一步判断自卸车自动吊箱控制系统的上一动作是否为挂箱动作：若不是挂箱动作，则挂箱铰点要去自卸车上挂取集装箱，无论是对地卸箱挂箱还是对集卡卸箱挂箱，挂箱铰点的第一终点位置均为卸箱挂箱位置——同装箱放箱位置B(0，-h₂)，为了顺利在集装箱的插销孔中插入链条，挂箱铰点需动作至第二终点位置，即B'(0，-h₁-ΔH)；若是挂箱动作，则挂箱铰点的终点位置为第一终点位置，即B(0，-h₁)。

在实施例一至三中，需要补充说明的是：

1).装箱放箱位置与卸箱挂箱位置相同，均包括第一终点位置B和第二终点位置B'；

2).对地装箱挂箱位置包括第一终点位置A和第二终点位置A'；

3).对地卸箱放箱位置包括第一终点位置C和第二终点位置C'；

4).对集卡装箱挂箱位置与对集卡卸箱放箱位置相同，均包括第一终点

位置D和第二终点位置D'。

本发明提供的上述实施例具有如下有益效果：

本发明通过实时采集自卸车动态参数计算出优化的吊箱路径，根据优化的吊箱路径控制吊架自动动作，实现自卸车自动吊箱作业，降低操作手劳动强度，提高作业效率，优化吊箱路径，降低能耗。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自卸车自动吊箱控制系统，用于自卸车，包括位于自卸车上的吊架和由自卸车装卸的集装箱，所述吊架包括吊架上油缸和吊架下油缸；其特征在于，还包括：

采集模块，用于采集所述自卸车的动态参数；

计算模块，在所述计算模块中包括存储有参数模型的存储单元，所述参数模型包括自卸车参数模型和集装箱参数模型，所述计算模块用于根据所述动态参数及所述参数模型计算挂箱铰点的实时位置、起始位置和终点位置，再根据所述起始位置和所述终点位置计算出优化的吊箱路径；

执行模块，用于控制所述吊架根据所述优化的吊箱路径动作，实现自动吊箱。

2.根据权利要求1所述的自卸车自动吊箱控制系统，其特征在于，所述采集模块还包括压力传感器，用于采集所述吊架上油缸或所述吊架下油缸的压力P，在所述存储单元还存储有压力阈值P₀；所述计算模块还包括：第一判断单元，用于判断所述压力P是否不小于所述压力阈值P₀。

3.根据权利要求2所述的自卸车自动吊箱控制系统，其特征在于，还包括与所述计算模块连接的工况按钮，用于选择自卸车作业工况，所述自卸车作业工况包括装箱工况和卸箱工况，所述计算模块还包括第二判断单元，用于判断所述自卸车是进行装箱工况还是卸箱工况作业。

4.根据权利要求3所述的自卸车自动吊箱控制系统，其特征在于，还包括安装在所述自卸车侧面的测距传感器，用于检测所述自卸车侧面的集装箱或集卡与所述自卸车的距离S；所述参数模型还包括集卡参数模型。

5.根据权利要求4所述的自卸车自动吊箱控制系统，其特征在于，还包括选择按钮，用于选择所述自卸车是对地作业还是对集卡作业，所述计算模块还包括第三判断单元，用于根据所述选择按钮的输入判断所述自卸车是对地作业还是对集卡作业。

6.根据权利要求1所述的自卸车自动吊箱控制系统，其特征在于，所述挂箱铰点终点位置包括第一终点位置和第二终点位置，所述第二终点位置为所述第一终点位置沿Y轴方向下降ΔH。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的自卸车自动吊箱控制系统，其特征在于：

所述采集模块包括第一行程传感器和第二行程传感器，分别用于采集所述吊架下油缸的行程X₁和所述吊架上油缸的行程X₂；

所述计算模块用于根据所述行程X₁、所述行程X₂及所述参数模型计算出所述挂箱铰点的实时位置、起始位置和终点位置，再根据所述起始位置和所述终点位置计算出优化的吊箱路径；

所述执行模块用于控制所述吊架下油缸和所述吊架上油缸动作，使所述吊架根据所述优化的吊箱路径动作，实现自动吊箱；

其中，所述第一行程传感器安装在所述吊架下油缸上，所述第二行程传感器安装在所述吊架上油缸上。

8.根据权利要求1至6中任意一项所述的自卸车自动吊箱控制系统，其特征在于：

所述采集模块包括第一角度传感器和第二角度传感器，分别用于采集所述吊架下油缸相对于水平面的夹角α、所述吊架上油缸相对于水平面的夹角β；

所述计算模块用于根据所述夹角α、所述夹角β及所述参数模型计算出所述挂箱铰点的实时位置、起始位置和终点位置，再根据所述起始位置和所述终点位置计算出优化的吊箱路径；

所述执行模块用于控制所述吊架上油缸和所述吊架下油缸动作，使所述吊架根据所述优化的吊箱路径动作，实现自动吊箱；

其中，所述第一角度传感器安装在所述吊架下油缸上，所述第二角度传感器安装在所述吊架上油缸上。

9.根据权利要求1至6中任意一项所述的自卸车自动吊箱控制系统，其特征在于：

所述吊架还包括吊架第一连杆和吊架第二连杆，所述吊架第二连杆包括吊架第二连杆第一段和吊架第二连杆第二段，所述采集模块包括第三角度传感器和第四角度传感器，分别用于采集所述吊架第一连杆相对于水平面的夹角θ、所述吊架第二连杆第二段相对于水平面的夹角

所述计算模块用于根据所述夹角θ、所述夹角及所述参数模型计算出所述挂箱铰点的实时位置、起始位置和终点位置，再根据所述起始位置和所述终点位置计算出优化的吊箱路径；

所述执行模块用于控制所述吊架上油缸和所述吊架下油缸动作，使所述吊架根据所述优化的吊箱路径动作，实现自动吊箱；

其中，所述第三角度传感器安装在所述吊架第一连杆上，所述第四角度传感器安装在所述吊架第二连杆第二段上。

10.根据权利要求1所述的自卸车自动吊箱控制系统，其特征在于，所述计算模块还包括校正单元，所述校正单元用于实时比较所述挂箱铰点实时位置与所述优化的吊箱路径是否匹配，并在不匹配时发送校正命令给执行单元，使挂箱铰点按所述优化的吊箱路径动作。