CN109160315A - 一种干粉砂浆生产线智能散装装车系统及方法 - Google Patents

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刘�英
于有贞
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张志镇
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Abstract

本发明涉及一种干粉砂浆生产线智能散装装车系统及方法，属于干粉砂浆生产运输技术领域，解决了现有装车系统不能进行散装车的入料口与散装机的出料口快速精准定位的问题。该装车系统，包括装料架和控制系统，装料架上设置有散装机和视觉系统，控制系统用于控制干粉砂浆的装车；还包括横向移动的大行车和纵向移动的小行车，小行车设置在所述大行车上；视觉系统能够获取散装车进料口中心点坐标和散装机出料口中心点坐标，并计算出散装车在横向上和纵向上需要移动的距离；视觉系统将距离传送至控制系统，控制系统控制大行车和小行车的移动，从而实现进料口与散装机出料口的精确对位。实现了干粉砂浆生产线的智能快速装车。

Description

一种干粉砂浆生产线智能散装装车系统及方法
技术领域
本发明涉及干粉砂浆生产运输技术领域，尤其涉及一种干粉砂浆生产线智能散装装车系统及方法。
背景技术
目前，市场上干混砂浆生产线的散装机固定，干粉砂浆生产线装车通常是靠司机进行倒车入库，司机驾驶散装车将散装车上的入料口与散装机对齐，开始装车作业。由于在对点时没有视觉，全靠司机经验进行对点停车，在实际装车过程中需要反复多次，导致干混砂浆的装车时间长，工作人员工作强度大，装车效率低。
现有混合料装车系统设置有车辆移动平台，司机将装料车驶入并停在车辆移动平台上，装料车的车厢整体敞开设置，散装机固定，车辆移动平台前后移动使混合料平铺在散装车的车厢内，从而完成装车。但是，此类装车系统散装机与车厢的对位精度差，运行稳定性不足，容易造成混合料外漏，废料增多，浪费资源，由此造成产能下降，生产成本高。
然而，用于干粉砂浆的散装车的装料车厢并不是敞口设置，而是设置有特定规格的一个或多个进料口，现有混合料装车系统及方法难以满足干粉砂浆散装车的装料，并且由于散装机位置固定，要求散装机与进料口同心度误差不超过20mm才能确保干粉砂浆装车顺利进行，由于散装机为活动套筒形式，对点不准进行装车容易造成散装机套筒歪斜导致设备磨损，设备运行成本高。因此，急需提供一种能够快速精确定位的干粉砂浆生产线智能散装装车方法。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种干粉砂浆生产线智能散装装车系统及方法，用以解决现有装车系统及方法不能进行散装车的入料口与散装机的快速精准定位以及运行成本高的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面提供一种干粉砂浆生产线智能散装装车系统，包括装料架和控制系统，装料架上设置有散装机和视觉系统，控制系统用于控制干粉砂浆的装车，还包括横向移动的大行车和纵向移动的小行车，小行车设置在大行车上；视觉系统能够获取散装车进料口中心点坐标和散装机出料口中心点坐标，并计算出散装车在横向X方向和纵向Y方向上需要移动的距离；视觉系统将距离传送至控制系统，控制系统控制大行车和小行车的移动，从而实现进料口与散装机出料口的精确对位。
进一步地，散装机设置有伸缩导料管，伸缩导料管的一端与散装机的出料口连接，另一端在控制系统的控制下与散装车进料口连接或分离。
进一步地，还设置有升降装置，升降装置作用于大行车，使散装车上升或下降，能够使散装车进料口与散装机出料口的连接或分离。
进一步地，控制系统还包括液压泵站，大行车和小行车通过液压管路与液压泵站连通；小行车采用私服液压油缸驱动，大行车采用私服液压马达驱动。
进一步地，用于大行车和小行车的行车库建立在地面以下，小行车的上表面与地面齐平。
进一步地，小行车上设置有防滑装置，大行车上设置有缓冲保护装置。
另一方面还提供一种干粉砂浆生产线智能散装装车方法，该装车方法利用上述干粉砂浆生产线智能散装装车系统进行装车，包括如下步骤：
步骤一：将散装车停至小行车上；
步骤二：视觉系统进行信息采集及处理；
散装车停车就位后，启动视觉系统，图像处理系统根据预设的散装机坐标及建立的直角坐标系，计算出定进料口中心点相对于散装机出料口中心点在X方向和Y方向上的差值；
步骤三：将进料口与出料口精确对位；
图像处理系统将X方向距离差值传递给控制系统，控制系统进而控制大行车，并做相应距离的移动；将Y方向距离差值传递给控制系统，控制系统进而控制小行车做相应距离的移动，从而实现进料口与出料口的精确对位；
步骤四：将进料口与出料口精准对接及装料；
控制系统控制启动升降装置，使散装车进料口与散装机的出料口接触并密封连接，或者，控制系统控制可伸缩导料管伸长，并与散装机的出料口接触并密封连接；启动散装机进行装料。
进一步地，还包括步骤五：装料后驶离大、小行车；
装料完成后，控制系统关闭散装机；启动升降装置，使散装车进料口与散装机的出料口断开连接并下降至小行车初始位置，或者，控制系统控制伸缩导料管与散装机的出料口断开连接并缩短至原始长度，散装车驶离大、小行车。
进一步地，步骤一中，小行车上设置有车辆就位检测装置，当就位检测装置检测到散装车进入并停稳后，将散装车就位信息发送至控制系统。
进一步地，步骤四中，控制系统控制散装机上的截止阀的开启大小和时间，进而控制放料速度和装料量。
本发明有益效果如下：
a)本发明提供的干粉砂浆生产线智能散装装车系统，通过设置横向移动的大行车和纵向移动的小行车，小行车设置在大行车上，从而能够实现散装车进料口与散装机出料口的快速精确对位，对位时间能够控制15～20s内，平面对位精度控制在±3mm以内，大大缩短了停车准备时间，提高了装车效率。
b)本发明提供的干粉砂浆生产线智能散装装车系统，设置有伸缩导料管或升降装置，从而实现进料口与出料口的全方位立体式精确定位，克服了因进料口与出料口对位不准确造成散装机套筒歪斜导致设备磨损的缺陷，并有效地避免了漏料问题，省去处理漏料环节，降低生产及运行成本。
c)本发明提供的干粉砂浆生产线智能散装装车系统，视觉系统、控制系统能够实现自动化控制，整个装车及对位过程不需要人工干涉，能够实现自动对位，对于散装车的多个进料点可实现自动切换，自动化程度高。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明中干粉砂浆生产线智能散装装车系统结构示意图。
附图标记：
1、料仓；2、截止阀；3、散装机；4、第一进料口；5、视觉系统；6、第二进料口；7、散装车；8、控制系统；9、液压站；10、私服液压马达；11、大行车；12、私服液压油缸；13、小行车；14、缓冲保护装置；15、就位检测装置；16、伸缩导料管。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例一
本发明的一个具体实施例，公开了一种干粉砂浆生产线智能散装装车系统，包括装料架和控制系统8，装料架上设置有散装机3和视觉系统5，控制系统8用于控制干粉砂浆装车过程，还包括横向移动的大行车11和纵向移动的小行车13，小行车13设置在大行车11上，大行车11和小行车13由控制系统8控制，大行车11和小行车13在平面上的移动方向垂直，优选地，大行车11的移动方向与散装车7驶入或驶出的方向相同，大行车11上设置小行车轨道，小行车轨道与散装车7驶入或驶出的方向垂直；视觉系统5能够获取散装车进料口中心点坐标和散装机出料口中心点坐标，并计算出散装车7在横向和纵向上需要移动的距离，其中，横向是指直角坐标系的中的X方向，纵向是指直角坐标系中的Y方向；视觉系统5将距离传送至控制系统8，控制系统8控制大行车11和小行车13的移动，从而实现进料口与散装机出料口的精确对位。
实施时，将散装车7驶入并停至小行车13平台上，散装车7停车就位后，启动视觉系统5，图像处理系统根据工业摄像机获取的散装车7外形结构信息，采取修正、补偿的方式来确定散装车进料口中心点，图像处理系统根据预设的散装机出料口中心点坐标及建立的直角坐标系，计算出散装车7在X方向上和Y方向上需要移动的距离，即计算出定进料口中心点相对于散装机出料口中心点在X方向和Y方向上的差值；视觉系统5将进料口中心点和散装机出料口中心点在X方向和Y方向上的差值信息传送至控制系统8，控制系统8控制大行车11和小行车13的移动相应距离，从而实现进料口与散装机出料口的精确对位，随后打开散装机3，进行装料，完成装车后驶离大、小车。
与现有技术相比，本实施例提供的干粉砂浆生产线智能散装装车系统，通过设置横向移动的大行车11和纵向移动的小行车13，小行车13设置在大行车11上，从而能够快速实现散装车进料口与散装机出料口的对位，进料口中心点与散装机出料口中心点的对位精度控制在±3mm以内，克服了因对点不准进行装车容易造成散装机3的套筒歪斜导致设备磨损的缺陷，对位时间能够控制15～20s内，大大缩短了停车准备时间，有效地避免了漏料问题，提高了装车效率。另外，视觉系统5、控制系统8能够实现自动化控制，整个装车及对位过程不需要人工干涉，能够实现自动对位，并且对于散装车7的多个进料点可实现自动切换，自动化程度高。
考虑到装料过程中进料口与出料口连接能够提升定位精度并能够克服漏料缺陷，实现装车时进料口与出料口连接具有以下两种方式：第一种方式，散装机3设置有伸缩导料管16，伸缩导料管16的一端与散装机3的出料口连接，另一端为自由端，伸缩导料管16的自由端设置有伸缩牵引装置，伸缩牵引装置由控制系统8控制其伸长或缩短，从而控制伸缩导料管16的自由端与散装车进料口连接或分离，优选地，伸缩导料管16为金属材质软管或pvc钢丝软管，自由端管口的管径与散装车进料口口径相同或小于散装车进料口口径，当散装车进料口与散装机出料口平面上对准后，控制系统8控制伸缩导料管16伸长，并与散装机3的出料口接触并密封连接，从而避免散料漏料，实现了进料口与出料口全方位立体式精确定位，省去了处理漏料环节，从而降低了生产成本，完成装料后，控制系统8控制伸缩牵引装置使伸缩导料管16的自由端与进料口分离，将伸缩导料管16恢复至初始状态；第二种方式，装车系统设置升降装置，升降装置作用于大行车，使散装车7上升或下降，并能够使散装车进料口与散装机出料口的连接或分离，具体的，当散装车进料口与散装机出料口对准后，启动升降装置，散装车7上升，使散装车进料口与散装机3的出料口接触并密封连接，从而进一步降低散料漏料，当装料完成后，再次启动升降装置，进料口与出料口分离，升降装置下降至原始位置，升降装置的安装及运行不影响大行车的运行。其中，第二种方式中的升降装置由伺服液压驱动，优选的，采用套缸式升降装置，包括四个或更多个液压伸缩油缸，液压伸缩油缸通过液压管路与液压泵站连通，采用液压驱动的升降装置使散装车的升降过程更加平稳。本实施例中，散装车的进料口与散装机3的出料口的对接过程由视觉系统5进行实时监控，视觉系统5能够将进料口与出料口之间的距离实时传送给控制系统8，控制系统8根据进料口与出料口之间的距离情况控制伸缩导料管16的伸缩速度或升降装置的升降速度，从而实现进料口与出料口的平稳连接。
本实施例中，控制系统8用于接收视觉系统5采集处理的图像信息结果，对图像信息结果进行处理判断，进而控制大小行车系统运动、控制散装机3的开启和关闭以及散装机3放料速度、控制整个系统的运行。控制系统8还包括液压泵站，大行车11和小行车13通过液压管路与液压泵站连通；大行车11与小行车13均由私服控制，私服控制装置与液压站9连接，采用私服控制，大行车11和小行车13的移动更加平稳，避免了因启动过快造成散装车7晃动，实现快速精确定位，提高了系统运行的可靠性。进一步优选地，小行车13采用私服液压油缸12驱动，大行车11采用私服液压马达10驱动，小行车13带动车辆一起实现平稳启动和停止，有利于控制位置精度，从而提高了系统运行的可靠性。
为了方便散装车7的驶入驶出，在地面以下建立用于安装大行车11和小行车13的行车库，其中，小行车13上表面和地面位于同一水平面上，从而便于散装车7的驶入和驶出，还能节省地面空间。
为了防止散装车7滑动，小行车13上设置有防滑装置，优选地，小行车13上铺设带有防滑螺纹的橡胶层，可以显著增大轮胎与小车之间的摩擦，避免散装车7滑动影响对位精度。
为了提高系统工作的安全性，大行车11上设置有缓冲保护装置14，大行车11缓冲保护装置14用于大行车11的缓冲能够使大行车11缓慢停止，防止大行车11因速度过快不能在指定位置停止而撞击行车库库壁，甚至造成人员伤亡，因此设置大行车11缓冲保护装置14有效地提高了系统工作的安全性。
本实施例中，装料架上还设置有料仓1，散装机3与料仓1通过截止阀2连接，截止阀2能够控制物料流量和流速，并能够记录物料流量，视觉系统5预测出散装车7车厢的容积，因而在即将装满车时，控制系统8关闭截止阀2，散装机3停止放料，调节控制简单。另外，在小行车13上设置压力传感器，通过压力传感器对散装车7的初始重量和散装车7的最终重量进行检测并记录，得到散装车7物料的重量，实现对散装车7中物料的重量的检测。
本实施例中，视觉系统5和控制系统8均连接至控制室内的控制终端，控制终端具有显示界面，工作人员能够通过显示界面实时查看装车过程，并能够通过控制终端人工控制各系统工作，如人工控制视觉系统5视角、大小行车移动及物料装车等，在发生紧急突发状况时，可通过人工控制避免意外情况的发生，提升了系统的工作安全性。
本实施例提供的装车系统自动化程度高，对于散装车7的多个进料口，如散装车7具有第一进料口4和第二进料口6，视觉系统5会分别计算出两个进料口中心点相对于散装机出料口中心点在X和Y方向上的差值，并将两个差值信息传送至控制系统8，由控制系统8择优选择更靠近散装机出料口的进料口进行装料。
实施例二
本实施例公开了一种利用实施例一中干粉砂浆生产线智能散装装车系统进行装车的方法，具体包括以下步骤：
步骤一：将散装车7停至小行车13上。
驾驶员操作散装车7行驶至行车移动，将散装车7停至小行车13上，行车移动上设置车辆就位检测装置15，就位检测装置15能够检测到小行车13上车辆的运动状态，当就位检测装置15检测到有车辆进入小行车13并确定车辆停稳后，将散装车7就位信息发送至控制系统8。
步骤二：视觉系统5进行信息采集及处理。
控制系统8收到散装车7停车就位信息后，启动视觉系统5，视觉系统5包括工业摄像机(CCD)和图像处理系统，视觉系统5的工业摄像机开始捕捉散装车7的外形、进料口形状、进料口数量等散装车7外形结构信息，当然，根据需要可将散装车7外形结构信息事先存入视觉系统5，图像处理系统根据散装车7外形结构信息采取修正、补偿的方式来确定散装车进料口中心点，精确度控制在3～5mm内，图像处理系统根据预设的散装机3坐标及建立的直角坐标系，计算出定进料口中心点相对于散装机出料口中心点在X方向和Y方向上的差值。
步骤三：将进料口与出料口精确对位。
图像处理系统将X方向距离差值传递给控制系统8，控制系统8进而控制大行车11，并做相应距离的移动，将Y方向距离差值传递给控制系统8，控制系统8进而控制小行车13做相应距离的移动，从而实现进料口与出料口的精准对位。优选地，设定散装机出料口中心位置坐标为(0，0)，并以此散装机出料口中心的预定坐标(0，0)为坐标原点建立平面直角坐标系，根据直角坐标系确定进料口中心坐标(x，y)，从而计算出进料口中心坐标(x，y)与散装机出料口中心点预定坐标(0，0)在X方向和Y方向上的坐标差值x0和y0，并将该数值即差值坐标(x0，y0)传送至控制系统8，控制系统8根据所给数值来控制大行车11横向上移动距离(X方向差值x0)及小行车13(Y方向差值y0)纵向上移动距离。
步骤四：将进料口与出料口精准对接及装料。
当散装车进料口与散装机出料口平面上对准后，控制系统8控制启动升降装置，使散装车进料口与散装机3的出料口接触并密封连接，或者，控制系统8控制伸缩导料管16伸长，并与散装机3的出料口接触并密封连接，实现全方位立体精确对位，控制系统8启动散装机3，散装机3上设置的截止阀2打开，料仓1中的物料经伸缩导料管16进入到散装车7车厢内进行装车，从而避免散料漏料，进一步提高了对位精度，省去了处理溢料环节，提高了装车效率，降低了生产成本。
步骤五：装料后驶离大小行车。
装料完成后，由控制系统8关闭散装机3，停止装料，启动升降装置，使散装车进料口与散装机3的出料口断开连接并下降至小行车13初始位置，或者，控制系统8控制伸缩导料管与散装机3的出料口断开连接并缩短至原始长度，司机将散装车7驶离大小行车，完成装车。
与现有技术相比，本实施例提供的干粉砂浆生产线智能散装装车方法，散装车进料口与散装机出料口能够快速对位，对位时间能够控制15～20s内，装料速度更快，大大缩短了停车准备时间，提高了装车效率；平面对点精度控制在±3mm以内，并且能够实现全方位立体式精确定位，克服了因对点不准进行装车容易造成散装机3套筒歪斜导致设备磨损的缺陷，并有效地避免了漏料问题，省去处理漏料环节，降低生产及运行成本；整个装车及对位过程不需要人工干涉，能够实现自动对位，对于散装车7的多个进料点可实现自动切换，自动化程度高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种干粉砂浆生产线智能散装装车系统，包括装料架和控制系统，所述装料架上设置有散装机和视觉系统，所述控制系统用于控制干粉砂浆的装车，其特征在于，还包括横向移动的大行车和纵向移动的小行车，所述小行车设置在所述大行车上；
所述视觉系统能够获取散装车进料口中心点坐标和散装机出料口中心点坐标，并计算出散装车在横向X方向和纵向Y方向上需要移动的距离；
所述视觉系统将所述距离传送至控制系统，所述控制系统控制大行车和小行车的移动，从而实现进料口与散装机出料口的精确对位。
2.根据权利要求1所述的干粉砂浆生产线智能散装装车系统，其特征在于，所述散装机设置有伸缩导料管，所述伸缩导料管的一端与散装机的出料口连接，另一端在控制系统的控制下与散装车进料口连接或分离。
3.根据权利要求1或2所述的干粉砂浆生产线智能散装装车系统，其特征在于，还设置有升降装置，所述升降装置作用于所述大行车，使散装车上升或下降，能够使散装车进料口与散装机出料口的连接或分离。
4.根据权利要求1或2所述的干粉砂浆生产线智能散装装车系统，其特征在于，所述控制系统还包括液压泵站，所述大行车和小行车通过液压管路与所述液压泵站连通；
所述小行车采用私服液压油缸驱动，所述大行车采用私服液压马达驱动。
5.根据权利要求4所述的干粉砂浆生产线智能散装装车系统，其特征在于，用于大行车和小行车的行车库建立在地面以下，所述小行车的上表面与地面齐平。
6.根据权利要求1或5所述的干粉砂浆生产线智能散装装车系统，其特征在于，所述小行车上设置有防滑装置，所述大行车上设置有缓冲保护装置。
7.一种干粉砂浆生产线智能散装装车方法，其特征在于，所述装车方法利用权利要求1-6所述的干粉砂浆生产线智能散装装车系统，其包括如下步骤：
步骤一：将散装车停至小行车上；
步骤二：视觉系统进行信息采集及处理；
散装车停车就位后，启动视觉系统，图像处理系统根据预设的散装机坐标及建立的直角坐标系，计算出定进料口中心点相对于散装机出料口中心点在X方向和Y方向上的差值；
步骤三：将进料口与出料口精确对位；
图像处理系统将X方向距离差值传递给控制系统，控制系统进而控制大行车，并做相应距离的移动；将Y方向距离差值传递给控制系统，控制系统进而控制小行车做相应距离的移动，从而实现进料口与出料口的精确对位；
步骤四：将进料口与出料口精准对接及装料；
控制系统控制启动升降装置，使散装车进料口与散装机的出料口接触并密封连接，或者，控制系统控制可伸缩导料管伸长，并与散装机的出料口接触并密封连接；启动散装机进行装料。
8.根据权利要求7所述的干粉砂浆生产线智能散装装车方法，其特征在于，还包括步骤五：装料后驶离大、小行车；
装料完成后，控制系统关闭散装机；启动升降装置，使散装车进料口与散装机的出料口断开连接并下降至小行车初始位置，或者，控制系统控制伸缩导料管与散装机的出料口断开连接并缩短至原始长度，散装车驶离大、小行车。
9.根据权利要求7所述的干粉砂浆生产线智能散装装车方法，其特征在于，步骤一中，小行车上设置有车辆就位检测装置，当所述就位检测装置检测到散装车进入并停稳后，将散装车就位信息发送至控制系统。
10.根据权利要求7-9任一项所述的干粉砂浆生产线智能散装装车方法，其特征在于，步骤四中，所述控制系统控制散装机上的截止阀的开启大小和时间，进而控制放料速度和装料量。
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