CN110329806B - 一种货车装车位姿调整装置及其调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种货车装车位姿调整装置及其调整方法，属于货车位姿调整技术领域，包括移动平台、位于移动平台两侧下方的钢轮和用于驱动移动平台的液压缸；所述移动平台为三组，分别位于地面的三个凹坑内，且三组移动平台之间的距离分别与货车的三组车轮之间的间隔相对应，所述凹坑内钢轮下方设置有导轨，钢轮沿导轨滑动实现移动平台沿宽度方向的移动，以解决现有的自动化装车系统中的难以准确的将货车停放到装车位上的问题以及在装车时遇到的货车位置和角度调整问题，提高自动化装车系统的自动化程度,提高装车效率,节省劳动力成本。

Description

一种货车装车位姿调整装置及其调整方法

技术领域

本发明涉及一种货车装车位姿调整装置及其调整方法，属于货车位姿调整技术领域。

背景技术

在现有的自动化装车系统中，为了保证装车的稳定性和流畅性，输送线和装车设备的位置相对固定，装车设备一般都相对地面固定，货物在装车时，装车设备与货车的相对位姿不一致就无法正常装车，而且货车的车体太长，体积太大，这都对驾驶员的驾驶技术提出了很高的要求，并且在停放时需要不断开动车辆来调整车辆的位置，效率很低，严重影响了自动化装车系统的效率。因而货车位姿调整装置对自动化装车系统有很大的影响，在自动化装车系统中采用货车位姿调整装置来调整货车位姿，可增加自动化装车系统自动化程度并大大提高其效率，同时也节约了劳动力成本。

为了提高自动化装车系统的装车效率解决货车的停放位姿问题，近年来国内也做出了一些方案和改进措施，如中国专利文献CN207174971U公开了一种“货车定位装置及使用该货车定位装置的装车机”，该货车定位装置可用于自动化装车系统中的货车定位。它采用了通过移动平台来定位货车的方案。在此专利中有一块大尺寸移动平台，在工作时货车整个车体的全部重量都放在这一块移动平台上，这就要求移动平台具有很大的强度和刚度，如此移动平台势必会具有不小的厚度和重量，对液压缸的要求也会很高，增加了生产成本。其次，在此货车定位装置中，轨道平直，货车仅能随移动平台在货车宽度方向上左右移动，没有考虑到怎样调整货车角度的问题，仍然需要驾驶员不停调试直到可以把货车按照正确角度停放到移动平台上，并不能完全实现货车位姿的自动化调整。因此，设计一种结构更轻便，调整效率高，成本更低，更加实用的货车位姿调整装置非常必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种货车装车位姿调整装置及其调整方法，以解决现有的自动化装车系统中的难以准确的将货车停放到装车位上的问题以及在装车时遇到的货车位置和角度调整问题，节省劳动力成本，提高装车效率，提高自动化装车系统的自动化程度。

本发明采用以下技术方案：

一种货车装车位姿调整装置，包括移动平台、位于移动平台两侧下方的钢轮和用于驱动移动平台的液压缸；

所述移动平台为三组，分别位于地面的三个凹坑内，且三组移动平台之间的距离分别与货车的三组车轮之间的间隔相对应，所述凹坑内钢轮下方设置有导轨，导轨优选沿标准货车的宽度方向设置，导轨的长度大于货车的宽度，钢轮沿导轨滑动实现移动平台沿宽度方向的移动。导轨为平直导轨，铺设在地面凹坑的相应位置，承受移动平台的重量，并引导移动平台运动，移动平台用于承托货车，货车的重量分布于三组移动平台上，减少了每个移动平台的承载力。

优选的，地面上设置有凹坑，移动平台位于凹坑内，且移动平台的上表面与地面高度保持一致，货车可直接由驾驶员停放其上，防止颠簸，有利于易碎货物的运输。

优选的，所述液压缸的数量为三组，三组液压缸位于移动平台的同一侧，分别用于驱动三组移动平台的运动。在调整位姿时，液压缸会驱动移动平台沿导轨运动，从而通过移动平台的移动来调整货车相对于装车设备的相对位置和角度，快速调整货车位姿，节省出人工调整的时间，以实现高效率的自动化装车。

优选的，所述钢轮的数量为18个，每个移动平台均设置有6个，6个钢轮均匀分布于移动平台两侧下方。

优选的，所述移动平台包括上钢板、下钢板以及位于上钢板和下钢板之间的工字钢，所述上钢板、下钢板和工字钢焊接连接，在保证安装要求和刚度要求的前提下，尽可能多地减轻移动平台的重量。

优选的，位于货车车头的移动平台前的地面上和位于货车车尾的移动平台后的地面上均设置有标准货车车位标志线。在停放车辆时驾驶员可以通过后视镜和地面上的标准货车车位标志线比较轻松的把握好货车在长度方向上的位置，因而本发明的位姿调整装置只涉及货车角度的调整和在宽度方向上的调整。

进一步优选的，本发明的装置还包括图像处理系统，所述图像处理系统包括相互连接的CCD摄像机、图像采集卡和PC机，所述CCD摄像机的数量至少为两个，分别设置于能够拍摄标准货车车位标志线的位置；

三组液压缸的发动机均连接至一电控柜，PC机与电控柜连接，电控柜接收PC机发出的液压缸启停信号，电控柜内设置有至少3个端口，每个端口通过线路与驱动液压缸伸缩的发动机相连，通过控制通电情况控制每个液压缸伸长杆的启停，本发明的电控柜能够分别控制每个液压缸的伸缩。

本发明在获取货车位姿和控制液压缸动作时借助于图像处理，通过CCD摄像机将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、灰度等信息，转变成数字化信号；图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。利用图像处理技术获得距离信息为现有技术，可参照现有技术进行，此处不再详述。

进一步优选的，CCD摄像机优选为SUNSPO SP-9788黑白摄像机，图像采集卡采用SDK-2000图像采集卡，PC机为市售普通机型即可。

一种上述的货车装车位姿调整装置的调整方法，当货车在移动平台上停稳后，CCD摄像机获取货车图像，并将货车图像传输至图像处理系统，图像处理系统的PC机根据停好的货车轮廓的顶点位置，生成中心线，将生成的中心线与系统中的标准货车的参考中心线作对比，两条中心线的夹角为货车的角度偏差θ，三组移动平台的中心线分别与两条中心线相交被截取的距离记为L，则从前至后依次记为L₁，L₂，L₃，并以液压缸向外推的方向为正方向，即L在参考中心线以左为正数，以右为负数；

(1)当L₁＝L₂＝L₃时，即两条中心线平行，不需要调整角度，则三组液压缸同时动作伸长或缩短相同的距离，将货车移动到标准停车位置上；当停车位置偏差不大，偏差距离在车头与车厢之间的铰链允许的活动范围之内时，车头下的液压缸可以不工作，只其他两个液压缸工作来调整车身位置即可。

(2)当货车位姿的角度不标准时，即θ不等于零时，采取先调整角度再调整位置的顺序调整，即先将中心线调整至与参考中心线平行，再调整至重合，具体为：

先固定货车车头不动，调整位于最后端的移动平台向右移动L₃-L₁的距离，同时调整位于中间的移动平台向右移动L₂-L₁的距离，当L₂-L₁<0时，则为向左移动，并在移动完成后摄像头再次检测，根据检测结果再做调整，直至货车的中心线与参考中心线平行，即L₁＝L₂＝L₃时，角度调整完成；经过图像处理系统将所捕获的实际货车位姿与标准货车停放位姿的各项特征比对，判断出是否需要对货车进行位姿调整，当其需要调整时由PC机发出信号控制各液压缸进行相应的动作，一次调整动作完成后，通过CCD摄像机再次检测货车位姿是否调整至标准，否则重复上述步骤，是则完成一次调整工作。

然后，根据步骤(1)，将货车移动到标准停车位置上。本发明能够实现宽度方向和角度的定量调节。

本发明中，移动平台的宽度大于货车的宽度，需要留出调整时货车可能的滑移量，滑移量可根据实际情况灵活调整；

本发明的最大调整角度是由移动平台的移动距离及货车长度决定的，移动距离一般由导轨长度和移动平台(或货车)的宽度共同决定，导轨长度一般在货车宽度的基础上两边作适当加长(如两边各加长200～1000mm等，留出移动余量)，货车长度为优选为7～12m之间，货车的调整的最大角度为10°～45°。

优选的，当货车长度为12m，货车宽度为2400mm，导轨的长度为4400mm，即导轨在货车的宽度基础上两边各加长1000mm时，货车的调整的最大角度约为10°。

本发明未详尽之处，均可采用现有技术。

本发明的有益效果为：

1)本发明巧妙的采用多组移动平台在平直导轨上的组合运动实现了货车宽度方向和角度的调整，代替了传统的万向轮转向，万向轮虽然可实现任何方向上的移动，但应用在货车上时，万向轮需要承受很大的重量，由于万向轮的承载能力有限，若要采用万向轮结构，则需要增加数量较多的万向轮，这样不仅增加了结构的复杂程度，地面也会承受很大的压力及磨损。

2)本发明借助于图像处理系统，液压缸直接驱动移动平台(媒介)，而非货车本身，必要时可借助于移动平台与货车车轮之间的相互作用力实现微调，且液压缸的作用为直线驱动，省力，增加了液压缸的使用寿命，本发明通过三组移动平台的组合移动就可以满足货车的角度调整以及位置调整需要，移动平台的移动由安装在其上的钢轮在轨道上的滚动实现，功能性好。

3)多组移动平台分散了货车的重量，从而减少了各移动平台的压力，且钢轮的承载能力也远高于万向轮，另外，钢轮在导轨上运动，不会对地面造成损害。

4)本发明，调整位姿较为省力，结构简单且维修成本低。

综上，本发明能够调整货车位置和角度调整问题，节省劳动力成本，提高装车效率，提高自动化装车系统的自动化程度。

附图说明

图1为本发明的货车装车位姿调整装置的一种结构示意图；

图2为本发明的货车装车位姿调整装置的一种结构的俯视图；

图3为货车停放在位姿调整装置后的结构示意图；

图4为货车位姿调整过程示意图；

图5为图像处理系统的连接关系示意图；

图中，101、102、103-液压缸，201、202、203-移动平台，3-钢轮，4-导轨，5-高空摄像机固定杆，6-电控柜，7-CCD摄像机，8-图像采集卡，9-PC机。

具体实施方式：

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。

实施例1：

一种货车装车位姿调整装置，如图1～3所示，包括移动平台201、202和203、位于移动平台两侧下方的钢轮3和分别用于驱动移动平台201、202、203的液压缸101、102和103；

移动平台为三组，分别位于地面的三个凹坑内，且三组移动平台之间的距离分别与货车的三组车轮之间的间隔相对应，凹坑内钢轮3下方设置有导轨4，导轨4沿标准货车的宽度方向设置，导轨的长度大于货车的宽度，钢轮3沿导轨4滑动实现移动平台沿宽度方向的移动。导轨4为平直导轨，铺设在地面凹坑的相应位置，承受移动平台的重量，并引导移动平台运动，移动平台用于承托货车，货车的重量分布于三组移动平台上，减少了每个移动平台的承载力。

实施例2：

一种货车装车位姿调整装置，结构如实施例1所示，所不同的是，地面上设置有三个凹坑，移动平台201、202、203分别位于三个凹坑内，且移动平台的上表面与地面高度保持一致，货车可直接由驾驶员停放其上，防止颠簸，有利于易碎货物的运输。

实施例3：

一种货车装车位姿调整装置，结构如实施例1所示，所不同的是，液压缸的数量为三组，三组液压缸位于移动平台的同一侧，分别用于驱动三组移动平台的运动。在调整位姿时，液压缸会驱动移动平台沿导轨运动，从而通过移动平台的移动来调整货车相对于装车设备的相对位置和角度，快速调整货车位姿，节省出人工调整的时间，以实现高效率的自动化装车。

实施例4：

一种货车装车位姿调整装置，结构如实施例1所示，所不同的是，钢轮3的数量为18个，每个移动平台均设置有6个，6个钢轮均匀分布于移动平台两侧下方，在导轨4上均匀滚动。

实施例5：

一种货车装车位姿调整装置，结构如实施例1所示，所不同的是，每个移动平台包括上钢板、下钢板以及位于上钢板和下钢板之间的工字钢，上钢板、下钢板和工字钢焊接连接，在保证安装要求和刚度要求的前提下，尽可能多地减轻移动平台的重量。

实施例6：

一种货车装车位姿调整装置，结构如实施例1所示，所不同的是，货车车头的移动平台203前方地面上和位于货车车尾的移动平台201后方地面上均设置有标准货车车位标志线，标准货车停放位置与装车设备的距离正好。在停放车辆时驾驶员可以通过后视镜和地面上的标准货车车位标志线比较轻松的把握好货车在长度方向上的位置，因而本发明的位姿调整装置只涉及货车在宽度方向上的调整和角度的调整。

实施例7：

一种货车装车位姿调整装置，结构如实施例6所示，所不同的是，如图5所示，本发明的货车装车位姿调整装置还包括图像处理系统，图像处理系统包括相互连接的CCD摄像机7、图像采集卡8和PC机9，CCD摄像机7的数量至少为两个，分别设置于能够拍摄标准货车车位标志线的位置，如图3所示，CCD摄像机7可固定于一个高空摄像机固定杆5上；

三组液压缸101、102和103的发动机均连接至一电控柜6，PC机9与电控柜6连接，电控柜6接收PC机9发出的液压缸启停信号，电控柜6内设置有至少3个端口，每个端口通过线路与驱动液压缸伸缩的发动机相连，通过控制通电情况控制每个液压缸伸长杆的启停，本发明的电控柜能够分别控制每个液压缸的伸缩。

本发明在获取货车位姿和控制液压缸动作时采用图像处理的原理，通过CCD摄像机7将被摄取目标转换成图像信号，传送给图像处理系统，根据像素分布和亮度、灰度等信息，转变成数字化信号；图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。利用图像处理技术获得距离信息为现有技术，可参照现有技术进行。

进一步优选的，CCD摄像机7优选为SUNSPO SP-9788黑白摄像机，图像采集卡8采用SDK-2000图像采集卡。

实施例8：

一种货车装车位姿调整装置的调整方法，如图4所示，当货车在移动平台上停稳后，CCD摄像机7获取货车图像，并将货车图像传输至图像处理系统，图像处理系统的PC机9会根据停好的货车轮廓的顶点位置，计算生成中心线，图4中，AB为标准货车车头位置，ab为生成的待调整的货车车头位置，图中实线框为标准货车停放位置，虚线框为某一待调整的货车位置，将生成的中心线与系统中的标准货车的参考中心线作对比，两条中心线的夹角为货车的角度偏差θ，三组移动平台的中心线分别与两条中心线相交被截取的距离记为L，则从前至后依次记为L₁，L₂，L₃，并以液压缸向外推的方向为正方向，即L在参考中心线以左为正数，以右为负数；

(1)当L₁＝L₂＝L₃时，即两条中心线平行，不需要调整角度，则三组液压缸同时动作伸长或缩短相同的距离，将货车移动到标准停车位置上；当停车位置偏差不大，偏差距离在车头与车厢之间的铰链允许的活动范围之内时，车头下的液压缸可以不工作，只其他两个液压缸工作来调整车身位置即可。

(2)当货车位姿的角度不标准时，即θ不等于零时，采取先调整角度再调整位置的顺序调整，即先将中心线调整至与参考中心线平行，再调整至重合，具体为：

先固定货车车头不动，调整位于最后端的移动平台向右移动L₃-L₁的距离，同时调整位于中间的移动平台向右移动L₂-L₁的距离，当L₂-L₁<0时，则为向左移动，并在移动完成后摄像头再次检测，根据检测结果再做调整，直至货车的中心线与参考中心线平行，即L₁＝L₂＝L₃时，角度调整完成；经过图像处理系统将所捕获的实际货车位姿与标准货车停放位姿的各项特征比对，判断出是否需要对货车进行位姿调整，当其需要调整时由PC机发出信号控制各液压缸进行相应的动作，一次调整动作完成后，通过CCD摄像机再次检测货车位姿是否调整至标准，否则重复上述步骤，是则完成一次调整工作。

然后，根据步骤(1)，将货车移动到标准停车位置上。本发明能够实现宽度方向和角度的定量调节。

本实施例中，货车长度为12m，宽度为2400mm，导轨的长度为4400mm，即导轨在货车的宽度基础上两边各加长1000mm时，货车的调整的最大角度约为10°。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种货车装车位姿调整装置，其特征在于，包括移动平台、位于移动平台两侧下方的钢轮和用于驱动移动平台的液压缸；

所述移动平台为三组，分别位于地面的三个凹坑内，且三组移动平台之间的距离分别与货车的三组车轮之间的间隔相对应，所述凹坑内钢轮下方设置有导轨，钢轮沿导轨滑动实现移动平台沿宽度方向的移动；

位于货车车头的移动平台前的地面上和位于货车车尾的移动平台后的地面上均设置有标准货车车位标志线；

该装置还包括图像处理系统，所述图像处理系统包括相互连接的CCD摄像机、图像采集卡和PC机，所述CCD摄像机的数量至少为两个，分别设置于能够拍摄标准货车车位标志线的位置；

三组液压缸的发动机均连接至一电控柜，所述PC机与电控柜连接，并能够分别控制每个液压缸的伸缩。

2.根据权利要求1所述的货车装车位姿调整装置，其特征在于，移动平台的上表面与地面高度保持一致。

3.根据权利要求1所述的货车装车位姿调整装置，其特征在于，所述液压缸的数量为三组，三组液压缸位于移动平台的同一侧，分别用于驱动三组移动平台的运动。

4.根据权利要求1所述的货车装车位姿调整装置，其特征在于，所述钢轮的数量为18个，每个移动平台均设置有6个，6个钢轮均匀分布于移动平台两侧下方。

5.根据权利要求1所述的货车装车位姿调整装置，其特征在于，所述移动平台包括上钢板、下钢板以及位于上钢板和下钢板之间的工字钢，所述上钢板、下钢板和工字钢焊接连接。

6.一种权利要求1所述的货车装车位姿调整装置的调整方法，其特征在于，当货车在移动平台上停稳后，CCD摄像机获取货车图像，并将货车图像传输至图像处理系统，图像处理系统根据停好的货车轮廓的顶点位置，生成中心线，将生成的中心线与系统中的标准货车的参考中心线作对比，两条中心线的夹角为货车的角度偏差θ，三组移动平台的中心线分别与两条中心线相交被截取的距离记为L，则从前至后依次记为L₁，L₂，L₃，并以液压缸向外推的方向为正方向，即L在参考中心线以左为正数，以右为负数；

(1)当L₁＝L₂＝L₃时，即两条中心线平行，不需要调整角度，则三组液压缸同时动作伸长或缩短相同的距离，将货车移动到标准停车位置上；

(2)当货车位姿的角度不标准时，即θ不等于零时，采取先调整角度再调整位置的顺序调整，即先将中心线调整至与参考中心线平行，再调整至重合，具体为：

先固定货车车头不动，调整位于最后端的移动平台向右移动L₃-L₁的距离，同时调整位于中间的移动平台向右移动L₂-L₁的距离，当L₂-L₁<0时，则为向左移动，并在移动完成后摄像头再次检测，根据检测结果再做调整，直至货车的中心线与参考中心线平行，即L₁＝L₂＝L₃时，角度调整完成；

然后，根据步骤(1)，将货车移动到标准停车位置上。

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