CN107479483A - 一种用于货物装车的信息采集终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于货物装车的信息采集终端，包括射频模块、红外检测模块、图像检测模块、激光检测模块、RS232、PLC控制器、通信模块；所述PLC控制器分别与射频模块、红外检测模块、图像检测模块、激光检测模块连接；所述通信模块通过RS232与PLC控制器相连接。通过设置红外检测模块、图像检测模块、激光检测模块，全方位地精细检测装车所需的各个信息，对三处关键装车动作进行检测反馈，保证装车过程正确有效地进行。

Description

一种用于货物装车的信息采集终端

技术领域

本发明涉及货物装卸领域，具体的说，是一种用于货物装车的信息采集终端。

背景技术

在自动化货物装车技术已经非常成熟的现在，有一些关键的因素总是影响着自动装车的装车效率。在货物的自动装车过程中常常会因为车辆的停放不标准而导致装车机械手无法把货物精准地放在正确位置，再是无法精准检测到物料传送的情况，导致物料在传送过程中出现物料堆积的情况，以及无法检测到车内已有货物的情况，导致货物装车量变得不清楚。

因此提供一种用于货物装车的信息采集终端帮助自动装车的装置实现精准装车是非常重要而且有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于货物装车的信息采集终端，全方位地精细检测装车所需的各个信息，保证装车过程正确有效地进行。

本发明通过下述技术方案实现：一种用于货物装车的信息采集终端，包括射频模块、红外检测模块、图像检测模块、激光检测模块、RS232、PLC控制器、通信模块；所述PLC控制器分别与射频模块、红外检测模块、图像检测模块、激光检测模块连接；所述通信模块通过RS232与PLC控制器相连接。

其工作时：装货货车进入装车区域，在装车区域门禁处设置的射频模块对货车的电子车牌进行身份识别，在身份识别通过之后，开启门禁让货车进入。与此同时，读取货车电子车牌所存储的车辆信息，把车辆信息通过通信模块发送至云端服务器，云端服务器再从与之通信的数据库中提取相关信息，根据车辆信息获取所需装货物料的种类、数量等信息，然后开始对所述物料进行取料，在取料的同时，根据取料口处设置的射频模块中另一部分设备对物料进行信息检测，取料口的设备对物料袋上的信息标签进行扫描，然后比对是否是所需装车的物料，防止物料装错。

在货车信息和物料信息核对完成之后，开始进行下一步，装车操作，物料通过传送带被传送至货车的侧面，然后通过装车机械手把物料放置到车箱内，在装车过程中，由图像检测模块监测装车动作，保证物料能够准确地被堆叠放置在车箱内。一方面激光检测模块检测货车的摆放位置情况，摆放有没有偏差，与正常装车区域的之前的偏移角度；一方面红外检测模块检测取料小车和回料小车的停止位置；另一方面是图像检测模块检测车厢内部情况。根据这三个方面的反馈信息进行下一步的装车动作，并做出相应的校正调整，保证货物的正常有序地装车。

再是把采集到的信息发送给PLC控制器进行处理，处理过后通过通信模块反馈给云端服务器，云端服务器得到反馈信息后经过处理生成控制指令，再通过通信模块把控制指令发送至PLC控制器，PLC控制器接收后驱动相关设备进行相应的装车动作。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述射频模块包括用于读取货车信息的第一RFID模块和用于读取出料信息的第二RFID模块；所述第一RFID模块包括车牌RFID标签和车牌RFID读写器，车牌RFID标签设置在货车车牌处，车牌RFID读写器车辆进入门禁处；所述第二RFID模块包括物料RFID标签和物料RFID读写器，物料RFID标签粘贴在物料包上，物料RFID读写器取料口处。这里采用RFID模块是因为它读取方便快捷：数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离更大，采用自带电池的主动标签时，有效识别距离可达到30米以上；识别速度快：标签一进入磁场，解读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个标签，实现批量识别；数据容量大：数据容量最大的二维条形码，最多也只能存储2725个数字；若包含字母，存储量则会更少；RFID标签则可以根据用户的需要扩充到数10K；使用寿命长，应用范围广：其无线电通信方式，使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境，而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码；标签数据可动态更改：利用编程器可以向标签写入数据，从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能，而且写入时间相比打印条形码更少；更好的安全性：不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，而且可以为标签数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性；动态实时通信：标签以与每秒50～100次的频率与解读器进行通信，所以只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控，从而大大提高信息读取的效率和稳定性。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述图像检测模块包括红外检测模块、图像检测模块、激光检测模块，且红外检测模块、图像检测模块、激光检测模块分别与通信模块电性连接。通过对三处关键装车动作进行检测反馈，保证装车过程正确有效地进行。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述红外检测模块为设置在物料传送通道两侧的对射式红外传感器。这里通过对射式红外传感器对小车的位置进行检测，不仅成本不高，而且具有良好的抗干扰性，采用阻断所有红外脉冲编码射束为报警触发条件，当昆虫、落叶或小动物等通过红外防卫射束网时，由于不能完全遮断全部红外脉冲编码射束所以不会产生错误判断，而且可全天侯工作，可以抗御雨、雾、霾、强烈水蒸气、强烈阳光对于射束的衰减，抗御大风（特别是侧向大风）吹而引起射束的偏移等不良天气及气象条件干扰，在本系统中具有极高的性价比。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述图像检测模块包括设置在装车机械手上的三维激光扫描仪和与三维激光扫描仪连接的图像处理器。通过对货车车厢内的情况进行扫描，扫描后生成坐标图像，从而通过图像处理器判断坐标图像以确定装车动作，防止机械手在把物料放置到车箱内时物料堆放不整齐、错乱放置的情况发生。这里采用三维激光扫描仪，因为它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势.三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述激光检测模块为激光测距器设置在货车停车位置周围，且数量为三个，分别设置在货车前、后、左、右、下五个方向。通过五个方向上的激光测距器对货车的摆放位置进行检测，以便校正机械手在货车摆放有偏差的情况下放置物料的动作，避免物料在车箱内堆放错乱。而这里采用激光测距器来进行检测，不仅检测稳定、检测精度高而且检测速度快，能够极大程度上提升检测效率。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述通信模块为ZIGBEE模块，所述ZIGBEE模块分别与图像处理器、车牌RFID读写器、物料RFID读写器、对射式红外传感器、激光传感器电性连接。这里采用ZIGBEE模块是因为它与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币。每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接，所以在本系统中采用ZIGBEE模块具有极高的性价比。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过对货车车厢内的情况进行激光扫描，扫描后生成坐标图像，从而通过图像处理器判断坐标图像以确定装车动作，防止机械手在把物料放置到车箱内时物料堆放不整齐、错乱放置的情况发生

（2）本发明通过从货车周围五个方向上的激光测距器对货车的摆放位置进行检测，以便校正机械手在货车摆放有偏差的情况下放置物料的动作，避免物料在车箱内堆放错乱。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明红外发射模块的电路原理图。

图3为本发明红外接收模块的电路原理图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种用于货物装车的信息采集终端，如图1所示：包括射频模块、红外检测模块、图像检测模块、激光检测模块、RS232、PLC控制器、通信模块；所述PLC控制器分别与射频模块、红外检测模块、图像检测模块、激光检测模块连接；所述通信模块通过RS232与PLC控制器相连接。

其工作时：装货货车进入装车区域，在装车区域门禁处设置的射频模块对货车的电子车牌进行身份识别，在身份识别通过之后，开启门禁让货车进入。与此同时，读取货车电子车牌所存储的车辆信息，把车辆信息通过通信模块发送至云端服务器，云端服务器再从与之通信的数据库中提取相关信息，根据车辆信息获取所需装货物料的种类、数量等信息，然后开始对所述物料进行取料，在取料的同时，根据取料口处设置的射频模块中另一部分设备对物料进行信息检测，取料口的设备对物料袋上的信息标签进行扫描，然后比对是否是所需装车的物料，防止物料装错。

在货车信息和物料信息核对完成之后，开始进行下一步，装车操作，物料通过传送带被传送至货车的侧面，然后通过装车机械手把物料放置到车箱内，在装车过程中，由图像检测模块监测装车动作，保证物料能够准确地被堆叠放置在车箱内。一方面激光检测模块检测货车的摆放位置情况，摆放有没有偏差，与正常装车区域的之前的偏移角度；一方面红外检测模块检测取料小车和回料小车的停止位置；另一方面是图像检测模块检测车厢内部情况。根据这三个方面的反馈信息进行下一步的装车动作，并做出相应的校正调整，保证货物的正常有序地装车。

再是把采集到的信息发送给PLC控制器进行处理，处理过后通过通信模块反馈给云端服务器，云端服务器得到反馈信息后经过处理生成控制指令，再通过通信模块把控制指令发送至PLC控制器，PLC控制器接收后驱动相关设备进行相应的装车动作。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，如图2所示：所述射频模块包括用于读取货车信息的第一RFID模块和用于读取出料信息的第二RFID模块；所述第一RFID模块包括车牌RFID标签和车牌RFID读写器，车牌RFID标签设置在货车车牌处，车牌RFID读写器车辆进入门禁处；所述第二RFID模块包括物料RFID标签和物料RFID读写器，物料RFID标签粘贴在物料包上，物料RFID读写器取料口处。

这里采用RFID模块是因为它读取方便快捷，有效识别距离更大，数据容量大，使用寿命长，标签数据可动态更改，可动态实时通信，所以只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控，从而大大提高信息读取的效率和稳定性。

这里设置红外检测模块、图像检测模块、激光检测模块。通过对三处关键装车动作进行检测反馈，保证装车过程正确有效地进行。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上做进一步优化，所述图像检测模块包括设置在装车机械手上的三维激光扫描仪和与三维激光扫描仪连接的图像处理器。三维激光扫描仪由连接杆、扫描座、五个方向的扫描头组成。通过对货车车厢内的情况进行扫描，扫描后生成坐标图像，从而通过图像处理器判断坐标图像以确定装车动作，防止机械手在把物料放置到车箱内时物料堆放不整齐、错乱放置的情况发生。这里采用三维激光扫描仪，因为它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。

所述通信模块为ZIGBEE模块，所述ZIGBEE模块分别与图像处理器、车牌RFID读写器、物料RFID读写器、对射式红外传感器、激光传感器电性连接。这里采用ZIGBEE模块是因为它与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币。每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接，所以在本系统中采用ZIGBEE模块具有极高的性价比。

所述激光检测模块为激光测距器设置在货车停车位置周围，且数量为三个，分别设置在货车前、后、左、右、下五个方向。通过五个方向上的激光测距器对货车的摆放位置进行检测，以便校正机械手在货车摆放有偏差的情况下放置物料的动作，避免物料在车箱内堆放错乱。而这里采用激光测距器来进行检测，不仅检测稳定、检测精度高而且检测速度快，能够极大程度上提升检测效率。

本实施例的其他部分与实施例2相同，故不再赘述.

实施例4：

本实施例在实施例3的基础上做进一步优化，所述红外检测模块为设置在物料传送通道两侧的对射式红外传感器。这里通过对射式红外传感器对小车的位置进行检测，不仅成本不高，而且具有良好的抗干扰性，采用阻断所有红外脉冲编码射束为报警触发条件，当昆虫、落叶或小动物等通过红外防卫射束网时，由于不能完全遮断全部红外脉冲编码射束所以不会产生错误判断，而且可全天侯工作，可以抗御雨、雾、霾、强烈水蒸气、强烈阳光对于射束的衰减，抗御大风（特别是侧向大风）吹而引起射束的偏移等不良天气及气象条件干扰，在本系统中具有极高的性价比。

所述对射式红外传感器包括红外发射模块和红外接收模块，所述红外发射模块如图2所示：主要由电容、电阻、二极管、三极管、红外线发光二级管、滑动变阻器、555定时器构成，且定时器的引脚3通过二极管和滑动变阻器连接地，引脚1通过电容C2接连地，引脚5连接5V电源，引脚6通过电阻R2与三极管基极连接，三极管射极与红外线发光二极管连接。

所述红外接收模块如图3所示：主要由电容、红外线接收头、运算放大器、稳压器构成，且运算放大器的引脚2通过电阻和稳压器与5V电源连接，引脚3与红外线接收头引脚3连接，稳压器通过电容C3与红外线接收头引脚1连接。所述电容为高频瓷介电容。

其工作时，红外接收头IC3接收到红外发射模块发出的正确信号时，输出脚为低电平，IC4正向输入端3脚电位低于反向输出端2脚，比较器输出端7脚输出低电平，一旦有人阻断红外线，则接收头IC3无信号输入，输出端立即变为约5V高电平，比较器翻转，IC4输出高电平，通过LED2触发后续处理器单片机IC5，以供单片机判断是否有遮挡物，从而得到物料位置。

本实施例的其他部分与实施例3相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于货物装车的信息采集终端，其特征在于：包括射频模块、红外检测模块、图像检测模块、激光检测模块、RS232、PLC控制器、通信模块；所述PLC控制器分别与射频模块、红外检测模块、图像检测模块、激光检测模块连接；所述通信模块通过RS232与PLC控制器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于货物装车的信息采集终端，其特征在于：所述红外检测模块为多个设置在物料传送通道两侧的对射式红外传感器。

3.根据权利要求1所述的一种用于货物装车的信息采集终端，其特征在于：所述射频模块包括用于读取货车信息的第一RFID模块和用于读取出料信息的第二RFID模块；所述第一RFID模块包括车牌RFID标签和车牌RFID读写器，车牌RFID标签设置在货车车牌处，车牌RFID读写器车辆进入门禁处；所述第二RFID模块包括物料RFID标签和物料RFID读写器，物料RFID标签粘贴在物料包上，物料RFID读写器取料口处。

4.根据权利要求1所述的一种用于货物装车的信息采集终端，其特征在于：所述图像检测模块包括设置在装车机械手上的三维激光扫描仪和与三维激光扫描仪连接的图像处理器。

5.根据权利要求1所述的一种用于货物装车的信息采集终端，其特征在于：所述激光检测模块为激光测距器设置在货车停车位置周围，且数量为五个，分别设置在货车前、后左、右、下五个方向。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于货物装车的信息采集终端，其特征在于：所述通讯模块为ZIGBEE模块。