CN107161855B - 一种物料调配天车系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物料调配天车系统，涉及工业天车领域，所述系统包括：物料天车，用于配送物料；所述物料天车包括设置于所述物料天车上的卷扬机、吊拉料仓的吊钩以及连接于所述卷扬机与所述吊钩之间的吊绳；所述物流天车还包括天车行进驱动模块；天车轨道，用于搭载所述物料天车；设置于所述天车轨道两侧的第一定位器和第二定位器；设置于所述吊绳或所述卷扬机上的第三定位器；设置于所述吊钩上的第四定位器；物料投放驱动模块；以及电子控制模块；本发明通过定位器之间的距离关系，获得天车料仓的摇晃角，并根据摇晃角对天车进行移动控制，实现消晃，有效减少料仓自然停止晃动的等待时间，有效提高物料装载和卸载的效率。

Description

一种物料调配天车系统

技术领域

本发明涉及工业天车领域，特别是涉及一种物料调配天车系统。

背景技术

在工业生产中，吊装天车常用于运输生产物料、成品，是工业化生产的重要设备。在现有技术中，投料或者装载物品时，天车的料仓会摇晃，影响物料的投料效率。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种物料调配天车系统，旨在对料仓进行消晃，提高天车投料效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种物料调配天车系统，其特征在于，所述系统包括：

物料天车，用于配送物料；所述物料天车包括设置于所述物料天车上的卷扬机、吊拉料仓的吊钩以及连接于所述卷扬机与所述吊钩之间的吊绳；所述物流天车还包括天车行进驱动模块；

天车轨道，用于搭载所述物料天车；

设置于所述天车轨道两侧的第一定位器和第二定位器；

设置于所述吊绳或所述卷扬机上的第三定位器；

设置于所述吊钩上的第四定位器；

物料投放驱动模块；

以及电子控制模块；

所述第一定位器、第二定位器、第三定位器、第四定位器之间组网通讯连接，所述组网通讯连接用于获取所述第一定位器、第二定位器、第三定位器、第四定位器两两之间的距离值；

所述第一定位器与所述电子控制模块通信连接，所述第一定位器还用于向所述电子控制模块发送所述第一定位器、第二定位器、第三定位器、第四定位器两两之间的距离值；所述电子控制模块的第一输出端与所述天车行进驱动模块连接；所述电子控制模块的第二输出端与所述物料投放驱动模块的输入端连接；

所述电子控制模块，还包括：

定位器距离采集单元，用于采集所述第一定位器、第二定位器、第三定位器、第四定位器两两之间的距离值；

摇晃角实时求解单元，用于根据所述第一定位器、第二定位器、第三定位器以及所述第四定位器之间的所述距离值，求解所述天车吊绳的摇晃角实时值θ_i，其中，所述i满足1≤i≤I,所述i为正整数，所述I为本次消晃操作最近求解获得的摇晃角个数；

摇晃角最大值求解单元，用于从所述摇晃角实时值θ_i中选取摇晃角最大值；

消晃调整求解单元，用于将所述摇晃角最大值与预设阈值比较；若所述摇晃角最大值大于预设阈值，则根据所述摇晃角最大值，求解消晃操作中所述天车所需的水平位移距离L；若所述摇晃角最大值小于预设阈值，则控制所述物料投放驱动模块处于投料状态；

消晃调整驱动单元，用于根据所述水平位移距离L，控制所述天车移动。

优选的，在本实施例中，通过UWB定位技术求解所述第一定位器、第二定位器、第三定位器、第四定位器两两之间的距离.

在该技术方案中，通过定位器之间的距离值，获得天车料仓的摇晃角，并根据摇晃角对天车进行移动控制，实现消晃，有效减少料仓自然停止晃动的等待时间，并在摇晃角小于预设阈值时进行投料操作，有效提高物料装载和卸载的效率。

在一具体方式中，所述摇晃角实时求解单元，被配置为：

求解所述天车吊绳的摇晃角θ_i，所述摇晃角θ_i满足：

其中，

A、B、C、D分别为所述第一定位器、第二定位器、第三定位器、第四定位器的位置，所述l_AB为所述第一定位器、第二定位器的距离，所述l_CD为所述第三定位器、第四定位器的距离；

所述p_ABC为A、B、C构成的三角形ΔABC的半周长，所述所述p_ABD为A、B、D构成的三角形ΔABD的半周长，所述

在该技术方案中，通过四个定位器之间的距离关系，求解获得摇摆角，实现对摇摆程度的量化表征，便于消晃操作的精确度。

在一具体方式中，所述摇晃角最大值求解单元，还用于从所述I个所述摇晃角θ_i中，选取摇晃角最大值θ_max；

所述消晃调整求解单元，还用于将所述摇晃角最大值θ_max与预设阈值比较；若所述摇晃角最大值θ_max大于预设阈值，则执行消晃操作；若所述摇晃角最大值θ_max小于预设阈值，则执行投料操作。

在该技术方案中，只需通过选取摇晃角最大值θ_max，并与预设阈值θ_th1比较，求解速度快。

在一具体方式中，所述摇晃角最大值为摇晃角极大均值所述摇晃角最大值求解单元被配置为：

对所述I个所述摇晃角θ_i按大小进行排序，获得第一摇摆序列{θ_n}；所述n满足1≤n≤I；从所述第一摇摆序列{θ_n}中选取前k个摇晃角最大值{θ_k}；所述k满足1≤k＜n；获取所述摇晃角极大均值所述

所述消晃调整求解单元，还用于将所述摇晃角极大均值与预设阈值比较。

在该技术方案中，通过选取若干个较高的摇晃角，并取其平均值，有效提高获得的摇晃角极大值的均匀性和稳定性，提高消晃操作精度。

在一具体方式中，所述根据所述摇晃角最大值，求解消晃操作中所述天车所需的水平位移距离L，还包括：

根据所述摇晃角最大值θ_top，求解所述水平位移距离L，所述L＝rsinθ_top，所述r为摇摆半径。

在一具体方式中，所述消晃调整驱动单元，还用于：实时采集摇晃角θ_j，对所述摇晃角θ_j的数值大小与趋势进行判断，若所述摇晃角θ_j处于增大趋势且所述θ_j≥αθ_max，则根据所述水平位移距离L，控制所述天车移动；所述0＜α≤1。

在该技术方案中，通过在摇晃角θ_j处于增大趋势且快接近最大值时，移动天车实现消晃，提高消晃精度。

本发明的有益效果是：在本发明中，通过定位器之间的位置关系，获得天车料仓的摇晃角，并根据摇晃角对天车进行移动控制，实现消晃，有效减少料仓自然停止晃动的等待时间，有效提高物料装载和卸载的效率。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式提供的一种物料调配天车系统的结构示意图；

图2是本发明一具体实施方式提供的一种物料调配天车系统的系统框图；

图3是本发明一具体实施方式的天车消晃摇晃角求解的几何模型图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1-3所示，在本发明第一实施例中，提供一种物料调配天车系统，所述系统包括：

物料天车101，用于配送物料；所述物料天车101包括设置于所述物料天车101上的卷扬机103、吊拉料仓106的吊钩105以及连接于所述卷扬机103与所述吊钩105之间的吊绳104；所述物流天车还包括天车行进驱动模块301；所述天车行进驱动模块301用于驱动天车行进；

天车轨道102，用于搭载所述物料天车101；

设置于所述天车轨道102两侧的第一定位器107和第二定位器108；

设置于所述吊绳104或所述卷扬机103上的第三定位器109；

设置于所述吊钩105上的第四定位器110；

物料投放驱动模块302；

以及电子控制模块200；

所述第一定位器107、第二定位器108、第三定位器109、第四定位器110之间组网通讯连接，所述组网通讯连接用于获取所述第一定位器107、第二定位器108、第三定位器109、第四定位器110两两之间的距离值；

所述第一定位器107与所述电子控制模块200通信连接，所述第一定位器107还用于向所述电子控制模块200发送所述第一定位器107、第二定位器108、第三定位器109、第四定位器110两两之间的距离值；所述电子控制模块200的第一输出端与所述天车行进驱动模块301连接；所述电子控制模块200的第二输出端与所述物料投放驱动模块302的输入端连接；

所述电子控制模块200，还包括：

定位器距离采集单元201，用于采集所述第一定位器107、第二定位器108、第三定位器109、第四定位器110两两之间的距离值；

摇晃角实时求解单元202，用于根据所述第一定位器107、第二定位器108、第三定位器109以及所述第四定位器110之间的所述距离值，求解所述天车吊绳104的摇晃角实时值θ_i，其中，所述i满足1≤i≤I,所述i为正整数，所述I为本次消晃操作最近求解获得的摇晃角个数；在本实施例中，本次消晃操作是指在上一次消晃移动天车之后的消晃数据采集与求解操作；为了数据采集与求解精确，优选的，选取最近I组数据进行采集与求解。在本实施例中，所述摇晃角用于表征天车挂载物的摇摆程度；在本实施例中，用第一定位器107、第二定位器108构成的第一直线与第三定位器109、第四定位器110构成的第二直线之间的夹角来表征摇晃角，通过四个定位器两两之间的几何关系，可有效获得摇晃角；

摇晃角最大值求解单元203，用于从所述摇晃角实时值θ_i中选取摇晃角最大值；

消晃调整求解单元204，用于将所述摇晃角最大值与预设阈值比较；若所述摇晃角最大值大于预设阈值，则根据所述摇晃角最大值，求解消晃操作中所述天车所需的水平位移距离L；若所述摇晃角最大值小于预设阈值，则控制所述物料投放驱动模块302处于投料状态；在本实施例中，通过定位器之间的位置关系，求解天车料仓106摇摆幅度，并确定天车所需的水平位移距离L以实现消晃。

消晃调整驱动单元205，用于根据所述水平位移距离L，控制所述天车移动。

优选的，在本实施例中，通过UWB定位技术求解所述第一定位器107、第二定位器108、第三定位器109、第四定位器110两两之间的距离.

在本实施例中，所述摇晃角实时求解单元202，被配置为：

求解所述天车吊绳104的摇晃角θ_i，所述摇晃角θ_i满足：

其中，

A、B、C、D分别为所述第一定位器107、第二定位器108、第三定位器109、第四定位器110的位置，所述l_AB为所述第一定位器107、第二定位器108的距离，所述l_CD为所述第三定位器109、第四定位器110的距离；

所述p_ABC为A、B、C构成的三角形ΔABC的半周长，所述所述p_ABD为A、B、D构成的三角形ΔABD的半周长，所述

值得一提的是，在本实施例中，所述摇晃角θ_i的求解公式如下：

如图3所示，由几何关系可知，向量的与的叉乘的一半实际上等于ΔACD与ΔBCD的面积之和，由此可得：

进一步可得摇晃角θ_i满足：

又由几何关系可知：

所述

所述

最终可得摇晃角θ_i满足：

在一可选的实施例中，所述摇晃角最大值求解单元203，还用于从所述I个所述摇晃角θ_i中，选取摇晃角最大值θ_max；所述消晃调整求解单元204，还用于将所述摇晃角最大值θ_max与预设阈值比较；若所述摇晃角最大值θ_max大于预设阈值，则执行消晃操作；若所述摇晃角最大值θ_max小于预设阈值，则执行投料操作。

在另一可选的实施例中，所述摇晃角最大值为摇晃角极大均值所述摇晃角最大值求解单元203被配置为：对所述I个所述摇晃角θ_i按大小进行排序，获得第一摇摆序列{θ_n}；所述n满足1≤n≤I；从所述第一摇摆序列{θ_n}中选取前k个摇晃角最大值{θ_k}；所述k满足1≤k＜n；获取所述摇晃角极大均值所述所述消晃调整求解单元204，还用于将所述摇晃角极大均值与预设阈值比较。

在本实施例中，所述根据所述摇晃角最大值，求解消晃操作中所述天车所需的水平位移距离L，还包括：

根据所述摇晃角最大值θ_top，求解所述水平位移距离L，所述L＝rsinθ_top，所述r为摇摆半径。

在本实施例中，所述摇摆半径为料仓106重心与摇摆圆心之间的距离；可选的，第三定位器109设置在卷扬机103与可活动吊绳104的交汇处，即将第三定位器109设置在摇摆圆心上，所述r＝l_CD+l₀，所述l₀为定数，可预先测量。

在本实施例中，所述消晃调整驱动单元205，还用于：实时采集摇晃角θ_j，对所述摇晃角θ_j的数值大小与趋势进行判断，若所述摇晃角θ_j处于增大趋势且所述θ_j≥αθ_max，则根据所述水平位移距离L，控制所述天车移动；所述0＜α≤1。

所述摇晃角θ_j是本次消晃操作获得消晃水平位移距离后，采集求解获得的摇晃角θ_j，所述j为自然数。

可选的α＝0.9；通过设置较高α值，提高消晃效率与精度。的值得一提的是，α取值越大，天车需移动的速度也越大，此时，消晃操作也越有效。假定天车单摆模型的摇摆半径为4m，天车摇晃角在5°时，单侧水平摇摆位移约为0.35m，摇晃感感明显。摇晃感明显，而位移值相对于天车运动速度而言，水平摇摆位移并不大，天车运动速度可满足要求。假定θ_max＝5°，在摇晃角到达4.5°时，进行天车移动实现消晃。

可选的，判断摇晃角θ_j是否处于增大趋势，是通过判断前后至少2个摇晃角θ_j的大小关系，若在后采集到的摇晃角较大，则判定摇晃角θ_j处于增大趋势。

值得一提的是，在本实施例中，定位器采集的频率可以是固定的、均匀的，也可以是非均匀。由于工业天车在搭运物料或其它物品时，会摇晃，定位器之间的位置关系也随之变化，天车搭载物料的摇晃对应的摇晃角也随之发生变化，需要对定位器位置关系和摇晃角进行实时采集和求解。

在本实施例中，所述第一定位器107和第二定位器108设置在天车轨道102上，此时第三定位器109、第四定位器110位于第一定位器107、第二定位器108下侧。

由于摇摆并不影响l_AB、l_CD的大小，故而l_AB、l_CD一般为固定值；可选的l_AB、l_CD为预设值；可选的l_AB、l_CD为测量值；

优选的，在本实施例中，通过UWB定位技术求解所述第一定位器107、第二定位器108、第三定位器109、第四定位器110两两之间的距离；

在本实施例的四个定位器中，一般第一定位器107与第二定位器108之间的距离为固定值，第三定位器109与第四定位器110之间的距离为固定值，优选的，对四个定位器其它两两之间的位置关系采用两两采集的方式，而对上述两个距离无需连续采集。此外，在天车载物摇晃角较大时，通过消晃操作可以快速消晃至较小的摇晃角，而当摇晃角较小时(小于5°)，服从单摆模型，可等效为谐振运动，摇摆周期固定；需将采集数据的频率设定高于摇摆周期，保证采样精度，优选地，将采样频率设定为摇摆周期经验值的10倍。

值得一提的是，在一轮消晃操作中，包括多次循环的消晃操作；通过多次消晃操作，实现消晃。

此外，物料投放驱动模块，包括设置在料仓底部出料口的电磁阀，控制电磁阀打开实现投料。

综上，在本实施例中，通过定位器之间的距离关系，获得天车料仓106的摇晃角，并根据摇晃角对天车进行移动控制，实现消晃。本实施例有效减少料仓106自然停止晃动的等待时间，有效提高物料装载和卸载的效率，同时，也避免因抖动造成物料泄漏。此外，由于采用定位器，数据获取精确，便于精确控制。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种物料调配天车系统，其特征在于，所述系统包括：

物料天车，用于配送物料；所述物料天车包括设置于所述物料天车上的卷扬机、吊拉料仓的吊钩以及连接于所述卷扬机与所述吊钩之间的吊绳；所述物流天车还包括天车行进驱动模块；

天车轨道，用于搭载所述物料天车；

设置于所述天车轨道两侧的第一定位器和第二定位器；

设置于所述吊绳或所述卷扬机上的第三定位器；

设置于所述吊钩上的第四定位器；

物料投放驱动模块；

以及电子控制模块；

所述第一定位器、第二定位器、第三定位器、第四定位器之间组网通讯连接，所述组网通讯连接用于获取所述第一定位器、第二定位器、第三定位器、第四定位器两两之间的距离值；

所述第一定位器与所述电子控制模块通信连接，所述第一定位器还用于向所述电子控制模块发送所述第一定位器、第二定位器、第三定位器、第四定位器两两之间的距离值；所述电子控制模块的第一输出端与所述天车行进驱动模块连接；所述电子控制模块的第二输出端与所述物料投放驱动模块的输入端连接；

所述电子控制模块，还包括：

定位器距离采集单元，用于采集所述第一定位器、第二定位器、第三定位器、第四定位器两两之间的距离值；

摇晃角实时求解单元，用于根据所述第一定位器、第二定位器、第三定位器以及所述第四定位器之间的所述距离值，求解所述天车吊绳的摇晃角实时值θ_i，其中，所述i满足1≤i≤I,所述i为正整数，所述I为本次消晃操作最近求解获得的摇晃角个数；

摇晃角最大值求解单元，用于从所述摇晃角实时值θ_i中选取摇晃角最大值；

消晃调整求解单元，用于将所述摇晃角最大值与预设阈值比较；若所述摇晃角最大值大于预设阈值，则根据所述摇晃角最大值θ_top，求解所述水平位移距离L，所述L＝rsinθ_top，所述r为摇摆半径；若所述摇晃角最大值小于预设阈值，则控制所述物料投放驱动模块处于投料状态；

消晃调整驱动单元，用于根据所述水平位移距离L，控制所述天车移动；

所述摇晃角实时求解单元，被配置为：

求解所述天车吊绳的摇晃角θ_i，所述摇晃角θ_i满足：

其中，

A、B、C、D分别为所述第一定位器、第二定位器、第三定位器、第四定位器的位置，所述l_AB为所述第一定位器、第二定位器的距离，所述l_CD为所述第三定位器、第四定位器的距离；

所述p_ABC为A、B、C构成的三角形ΔABC的半周长，所述所述p_ABD为A、B、D构成的三角形ΔABD的半周长，所述

2.如权利要求1所述的一种物料调配天车系统，其特征在于：

所述摇晃角最大值求解单元，还用于从所述I个所述摇晃角θ_i中，选取摇晃角最大值θ_max；

所述消晃调整求解单元，还用于将所述摇晃角最大值θ_max与预设阈值比较；若所述摇晃角最大值θ_max大于预设阈值，则执行消晃操作；若所述摇晃角最大值θ_max小于预设阈值，则执行投料操作。

3.如权利要求1所述的一种物料调配天车系统，其特征在于，所述摇晃角最大值为摇晃角极大均值所述摇晃角最大值求解单元被配置为：

对所述I个所述摇晃角θ_i按大小进行排序，获得第一摇摆序列{θ_n}；所述n满足1≤n≤I；从所述第一摇摆序列{θ_n}中选取前k个摇晃角最大值{θ_k}；所述k满足1≤k＜n；获取所述摇晃角极大均值所述

所述消晃调整求解单元，还用于将所述摇晃角极大均值与预设阈值比较。

4.如权利要求1所述的一种物料调配天车系统，其特征在于，所述消晃调整驱动单元，还用于：实时采集摇晃角θ_j，对所述摇晃角θ_j的数值大小与趋势进行判断，若所述摇晃角θ_j处于增大趋势且所述θ_j≥αθ_max，则根据所述水平位移距离L，控制所述天车移动；所述0＜α≤1。