CN107857071B - 一种基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，属于集装箱多式联运相关技术领域，其包括设置在顶部行走式空轨上的走行小车、连接于走行小车的升降机构、AGV小车、分别设置在走行小车及AGV小车上的激光发射器及激光接收器、设置在AGV小车上的导航通讯组件、服务器及设置在走行小车上的定位组件。本发明的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，通过定位组件用于实时检测走行小车的位置信息；导航通讯组件用于AGV小车的导航定位；服务器用于根据接收到的位置信息及导航定位信息来判断走行小车及AGV小车的位置，并发送指令给走行小车及AGV小车以控制两者快速到装卸位置，周转效率较高，灵活性好，准确性高。

Description

一种基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统

技术领域

本发明属于集装箱多式联运相关技术领域，具体涉及一种基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统。

背景技术

运输历来在一国经济发展中扮演着重要的角色，随着我国经济的发展以及与国外贸易的不断加大，我国的运输行业也面临着新的要求和挑战。如何提高运输效率、降低物流成本已成为提升现代物流发展的重要问题，多式联运便应运而生。

多式联运(intermodality)又被称之为复合运输，其为两种及其以上的交通工具相互衔接、转运而共同完成的运输过程，多式联运作为一种高效能的运输方式，大大缩减了货物运输过程中由于转运所带来的时间损耗，提升了货物运输的效率，代表了物流业的发展新方向，正越来越得到发展及应用。

目前，本领域相关技术人员针对多式联运做了一些研究，如现有专利CN106379747中公开了一种多式联运互通系统，其包括轨道系统、集装箱装卸小车及转接装置，由运输集卡将集装箱运送到转接装置，再通过所述转接装置将货物提升至集装箱装卸小车上；上述系统虽然能一定程度上实现货物的多式联运以提升货物运输的效率，但是其需要设置多个转换装置来完成货物的集散，且需要考虑转接装置的设置，成本较高，操作复杂，集散点的位置难以变换；此外，上述多式联运互通系统主要采用无线局域网方式来完成列车信息的传递，传递的信息容易受到同区域其他设备的干扰，准确性较差，周转效率较低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，其基于现有集装箱装卸的工作特点，研究及设计了一种周转效率较高的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统；该自动装卸系统通过设置定位组件和导航通讯组件来实时检测AGV小车的位置信息并将导航定位信息实时传输到服务器，再由服务器来判断走行小车及AGV小车的实时位置，并自动计算装卸位置，同时发送指令给走行小车及AGV小车以控制其快速到达装卸位置，提高周转效率，且在走行小车及AGV小车上分别设置激光发射器和激光接收器，两者共同用于走行小车及AGV小车的对位，有效地保证对位准确性及装卸效率。

为实现上述目的，本发明提供一种基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，用于通过顶部行走式空轨来完成集装箱的自动装卸，其特征在于，

所述集装箱自动装卸系统包括走行小车、升降机构、AGV小车、导航通讯组件、服务器及定位组件；其中，

所述走行小车设置在所述顶部行走式空轨的轨道梁上，其用于带动所述升降机构沿所述轨道梁水平移动；所述升降机构连接于所述走行小车，其用于夹紧所述集装箱并带动该集装箱升降；所述定位组件部分的设置在所述走行小车上，其用于实时检测所述走行小车的位置信息，并将所述位置信息传输给所述服务器；所述导航通讯组件设置在所述AGV小车上，其用于所述AGV小车的导航定位，并将导航定位信息传输给所述服务器；所述服务器用于根据接收到的所述位置信息及所述导航定位信息来判断所述走行小车及所述AGV小车的实时位置，并自动计算装卸位置，同时发送指令给所述走行小车及所述AGV小车以控制所述走行小车及所述AGV小车快速到达装卸位置并完成所述集装箱的装卸。

作为本发明的进一步改进，所述集装箱自动装卸系统还包括激光发射器和激光接收器，所述激光发射器及所述激光接收器分别设置在所述走行小车及所述AGV小车上，以用于实现所述走行小车及所述AGV小车之间的快速对位。

作为本发明的进一步改进，所述升降机构包括升降件、集装箱吊具、曳引机及用于锁紧所述集装箱的锁头，所述集装箱吊具连接所述升降件的一端及所述锁头，所述曳引机连接所述走行小车及所述升降件的另一端以用于驱动所述升降件上下移动。

作为本发明的进一步改进，所述升降机构还包括随行控制电缆，其连接所述走行小车及所述集装箱吊具，其用于控制所述集装箱吊具的运动，并将所述集装箱的锁紧状态反馈给所述服务器，继而所述服务器根据接收到的所述锁紧状态信息来控制所述锁头的锁紧力的大小。

作为本发明的进一步改进，所述升降机构还包括摄像头，所述摄像头设置在所述集装箱吊具上，其用于拍摄所述集装箱的图像，并将拍摄到的图像数据传输给所述服务器，以用于所述服务器对接收到的所述图像数据进行处理并获得所述集装箱的标号，继而所述服务器发送指令给所述升降机构以控制所述锁头锁紧所述集装箱。

作为本发明的进一步改进，还包括报警件，所述报警件设置在所述走行小车上，其用于当所述服务器根据所述图像数据判断出所述集装箱附近存在障碍时发出报警，以提醒作业人员及时进行应急动作。

作为本发明的进一步改进，所述定位组件为格雷母线位置检测组件。

作为本发明的进一步改进，所述定位组件包括天线箱、格雷母线、地址编码发生器及地址编码接收器，所述格雷母线沿着所述轨道梁铺设，其与所述走行小车对应设置；所述地址编码接收器设置在所述轨道梁的固定端，所述地址编码发生器及所述天线箱设置在所述走行小车上。

作为本发明的进一步改进，所述走行小车包括两个在所述顶部行走式空轨上间隔设置的车体，所述车体上设置有所述曳引机且沿走行方向间隔设置有两对电机轮以用于其在所述顶部行走式空轨上走行，所述电机轮连接于伺服电机并在所述伺服电机驱动下转动，继而由所述电机轮带动所述车体移动。

作为本发明的进一步改进，所述走行小车上还设置有编码器，所述编码器用于检测所述电机轮的转速。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，通过设置定位组件来实时检测所述走行小车的位置信息，并将位置信息传输给服务器；设置导航通讯组件用于AGV小车的导航定位，并将导航定位信息传输给服务器；服务器用于根据接收到的位置信息及导航定位信息来判断走行小车及AGV小车的实时位置，并自动计算装卸位置，同时发送指令给走行小车及AGV小车以控制走行小车及AGV小车快速到达装卸位置，提高了集装箱运输的周转效率；

(2)本发明的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，在走行小车及AGV小车上分别设置激光发射器及激光接收器，两者共同用于走行小车及AGV小车之间的对位，有效地保证了走行小车与AGV小车的对接精确度，提升了装卸效率；

(3)本发明的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，设置摄像头来拍摄集装箱的图像，并将拍摄到的图像数据传输给服务器；且通过服务器对接收到的图像数据进行处理，以获得集装箱的标号，继而服务器发送指令给升降机构以控制锁头锁紧集装箱，提高了效率，灵活性较好；

(4)本发明的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，在走行小车上设置报警件，以用于当服务器根据图像数据判断出集装箱附近存在障碍时发出报警，为作业人员及时进行应急动作提供了保障，大大提高了自动装卸过程中的安全性；

(5)本发明的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，结构简单，成本较低，适用性较强，大大提高了多式联运的准确性和可控性，降低了多式联运的成本，提高了集装箱自动装卸的效率。

附图说明

图1是本发明实施例中的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统的整体结构示意图；

图2是是本发明实施例中的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统的另一角度的局部示意图；

图3是本发明实施例中的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统的定位组件与服务器的连接框图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.轨道梁，2.走行小车，3.升降机构，4.集装箱吊具，5.格雷母线，6.激光发射器，7.摄像头，8.集装箱，9.激光接收器，10.AGV小车，11.导航通讯组件，12.服务器，13.定位组件，131.天线箱，132.地址编码器发生器，133.地址编码器接收器，14.曳引机，15.电机轮，17.缓冲器，18.线路，20.锁头，21.刹车件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

一个优选实施例中的顶部行走式空轨集装箱自动装卸系统如图1～3中所示，其中，图1是本发明实施例中的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统的整体结构示意图；图2是是本发明实施例中的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统的另一角度的局部示意图；图3是本发明实施例中的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统的定位组件与服务器的连接框图。

进一步地，优选实施例中的集装箱自动装卸系统包括走行小车2、升降机构3、激光发射器6、激光接收器9、AGV小车10、导航通讯组件11、服务器12及定位组件13。

其中，走行小车2设置在顶部行走式空轨上，优选实施例中的顶部行走式空轨由轨道梁1和轨道支撑柱组成，轨道梁1为开放式轨道，其上表面设置有用于走行小车2走行的轨道，走行小车2在轨道梁1上沿线路18水平运动；升降机构3连接于走行小车1上，其用于带动集装箱8升降以进行装卸；激光发射器6及激光接收器9分别优选设置在走行小车2及AGV小车10上，两者共同用于走行小车2及AGV小车10之间的准确对位，优选实施例中的激光发生器6也可设置在走行小车2上的升降机构3上。

进一步地，定位组件13设置在走行小车2上，其用于实时检测走行小车2的位置信息，并将检测到的位置信息传输给服务器12；导航通讯组件11设置于AGV小车10上，其用于对AGV小车10的导航定位，并将导航定位信息传输给服务器12；服务器12对接收到的位置信息及导航定位信息进行处理，并根据处理结果控制走行小车2、AGV小车10及升降机构3进行相应的动作。

进一步具体地，优选实施例中的走行小车2包括两个车体、四对电机轮15、两组缓冲器17及刹车件21，两个车体沿线路18间隔设置在轨道梁1上，升降机构3连接于车体；每个车体上沿走行方向间隔设置有两对电机轮15，每对电机轮15对应轨道梁设置在车体上相对的两侧，即四对电机轮5中的两对分别设置在两个车体中的一个的相背的两端，四对电机轮5中的另外两对分别设置在两个车体中的另一个的相背的两端；进一步地，电机轮5与伺服电机相连接，伺服电机驱动电机轮5转动，进而电机轮5带动车体移动，由此走行小车2在轨道梁1上沿线路18运动。

进一步优选地，优选实施例中的走行小车2上还设置有编码器，编码器用于检测电机轮5的转速；且两个车体上优选分别设置有两组缓冲器17，其分别用于对对应的车体进行缓冲以减小车体受到的振动；进一步优选地，电机轮15上设置有刹车件21，以用于两个车体的刹车。

进一步具体地，优选实施例中的升降机构3包括升降件、集装箱吊具4、摄像头7、曳引机14、随行控制电缆及锁头20。

其中，升降件通过曳引机14连接于走行小车2，集装箱吊具4的一端连接于升降件，另一端连接于用于锁紧集装箱8的锁头20。曳引机14与升降件相连接，以用于驱动升降件的上下移动；进一步优选地，曳引机14设置在走行小车2下方，且随行控制电缆的两端分别连接于走行小车2及集装箱吊具4，随行控制电缆用于控制集装箱吊具4的运动，并将集装箱8的锁紧状态反馈给服务器12，继而服务器12根据接收到的集装箱8的锁紧状态来控制锁头20的锁紧力的大小。

摄像头7优选设置在集装箱吊具4上，用于拍摄集装箱8的图像，并将拍摄到的图像数据传输给服务器12，继而由服务器12对接收到的图像数据进行处理，以获得集装箱8的标号，进而服务器12发射指令给升降机构3以控制升降机构3下落抓起集装箱8，并通过锁头20锁紧集装箱8；当集装箱8被提升到一定高度后，伺服电机驱动走行小车2沿线路18正常走行。

激光发射器6及激光接收器9分别设置在走行小车2底部及AGV小车10上，以实现走行小车2与AGV小车10的准确对位，从而提高装卸效率；进一步优选地，激光发射器6可优选设置在集装箱吊具4上，以实现集装箱吊具4与AGV小车10的准确对位。

进一步地，优选实施例中的定位组件13用于检测走行小车2的位置信息，并将位置信息传输给服务器12，由服务器12根据位置信息及来自导航通讯组件11到的导航定位数据来判断走行小车2及AGV小车10的实时位置，并自动计算最佳装卸位置，同时发送指令给走行小车2及AGV小车10以控制走行小车2及AGV小车10到达最佳装卸装置，以实现集装箱8的快速装卸。

定位组件13优选为格雷母线位置检测组件，其包括天线箱131、格雷母线5、地址编码发生器(即地址编码发射器)132及地址编码接收器133，格雷母线5沿着轨道梁1铺设，其与走行小车2相对设置；地址编码接收器133设置在轨道梁1的固定端，地址编码发生器132及天线箱131设置在走行小车2上。

进一步具体地，定位组件13通过格雷母线5及天线箱131之间的电磁耦合来进行通信，并在通信的同时检测到天线箱131在格雷母线5长度方向上的位置；地址编码发生器132用于合成并放大地址编码信号；天线箱131将地址编码信号通过电磁耦合方式传送到格雷母线5，格雷母线5将地址编码信号再传送到地质编码接收器133，地质编码接收器133对接收到的信号进行相位比较，并将得到的走行小车2的位置信息传输给服务器12。

进一步地，本发明优选实施例中顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统还包括报警件，报警件设置在走行小车2上，当服务器12对接收到的图形数据进行处理时发现集装箱8附近存在障碍物或者根据位置信息判断出走行小车2到达极限位置时，其发出指令给报警件，报警将发出报警，以提醒作业人员及时进行应急动作。

本发明提供的顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，其定位组件13用于实时检测走行小车2的位置信息，并将位置信息传输给服务器12；导航通讯组件11用于AGV小车10的导航定位，并将导航定位信息传输给服务器12；服务器12用于根据接收到的位置信息及导航定位信息来判断走行小车2及AGV小车10的实时位置，并自动计算装卸位置，同时发送指令给走行小车2及AGV小车10以控制走行小车2及AGV小车10快速到达装卸位置，提高了周转效率。此外，激光发射器6及激光接收器9分别设置在走行小车2及AGV小车10上，两者共同用于走行小车2及AGV小车10之间的对位，有效地保证了装卸效率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，用于通过顶部行走式空轨来完成集装箱的自动装卸，其特征在于，该集装箱自动装卸系统包括走行小车（2）、升降机构（3）、AGV小车（10）、导航通讯组件（11）、服务器（12）及定位组件（13）；其中，

所述升降机构（3）用于夹紧所述集装箱（8）并带动该集装箱升降，其连接于所述走行小车（2），包括升降件、集装箱吊具（4）、曳引机（14）及用于锁紧所述集装箱（8）的锁头（20）；所述集装箱吊具（4）连接所述升降件的一端及所述锁头（20），所述曳引机（14）连接所述走行小车（2）及所述升降件的另一端以用于驱动所述升降件上下移动；且所述升降机构（3）还包括随行控制电缆，其连接所述走行小车（2）及所述集装箱吊具（4），用于控制所述集装箱吊具（4）的运动，并将所述集装箱（8）的锁紧状态反馈给所述服务器（12），继而所述服务器（12）根据接收到的所述锁紧状态来控制所述锁头（20）的锁紧力的大小；以及所述升降机构（3）还包括设置在所述集装箱吊具（4）上的摄像头（7），其用于拍摄所述集装箱（8）的图像，并将拍摄到的图像数据传输给所述服务器（12），以用于所述服务器（12）对接收到的所述图像数据进行处理并获得所述集装箱（8）的标号，继而所述服务器（12）发送指令给所述升降机构（3）以控制所述锁头（20）锁紧所述集装箱（8）；

所述走行小车（2）设置在所述顶部行走式空轨的轨道梁（1）上，其用于带动所述升降机构（3）沿所述轨道梁（1）水平移动；所述走行小车（2）包括两个在所述顶部行走式空轨上间隔设置的车体，所述车体上设置有所述曳引机（14）且沿走行方向间隔设置有两对电机轮（15）以用于其在所述顶部行走式空轨上走行，所述电机轮（15）连接于伺服电机并在所述伺服电机驱动下转动，继而由所述电机轮（15）带动所述车体移动；

所述定位组件（13）部分的设置在所述走行小车（2）上，用于实时检测所述走行小车（2）的位置信息，并将所述位置信息传输给所述服务器（12）；所述导航通讯组件（11）设置在所述AGV小车（10）上，其用于所述AGV小车（10）的导航定位，并将导航定位信息传输给所述服务器（12）；所述服务器（12）用于根据接收到的所述位置信息及所述导航定位信息来判断所述走行小车（2）及所述AGV小车（10）的实时位置，并自动计算装卸位置，同时发送指令给所述走行小车（2）及所述AGV小车（10）以控制所述走行小车（2）及所述AGV小车（10）快速到达装卸位置并完成所述集装箱（8）的装卸；

此外，所述集装箱自动装卸系统还包括激光发射器（6）和激光接收器（9），所述激光发射器（6）及所述激光接收器（9）分别设置在所述走行小车（2）及所述AGV小车（10）上，以用于实现所述走行小车（2）及所述AGV小车（10）之间的快速对位。

2.根据权利要求1所述的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，其中，还包括报警件，所述报警件设置在所述走行小车（2）上，其用于当所述服务器（12）根据所述图像数据判断出所述集装箱（8）附近存在障碍时发出报警，以提醒作业人员及时进行应急动作。

3.根据权利要求1或2所述的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，其中，所述定位组件（13）为格雷母线位置检测组件。

4.根据权利要求3所述的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，其中，所述定位组件（13）包括天线箱、格雷母线、地址编码发生器及地址编码接收器，所述格雷母线沿着所述轨道梁（1）铺设，其与所述走行小车（2）对应设置；所述地址编码接收器设置在所述轨道梁（1）的固定端，所述地址编码发生器及所述天线箱设置在所述走行小车（2）上。

5.根据权利要求1或2或4所述的基于顶部行走式空轨的集装箱自动装卸系统，其中，所述走行小车（2）上设置有编码器，所述编码器用于检测所述电机轮（15）的转速。

Images