CN111498530A - 一种自动装车过程中装车机的定位控制方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种自动装车过程中装车机的定位控制方法，当待装车车辆进入装车区域后实时获取车辆位置信息；当车辆停止且车辆停止位置合格时驱动装车机平移；将装车机和待装车车辆放入同一个坐标系，装车机平移距离为装车机卸货位置与车辆尾门板位置的水平方向距离。本发明控制系统能根据定位偏差进行自动修正，重复定位精度高，定位误差无累计，使得装车机使用寿命长，免维护。
Description
技术领域
本发明涉及货物装卸技术领域，具体涉及一种自动装车过程中装车机的定位控制方法。
背景技术
水泥作为建筑的重要材料，应用非常广泛，袋装水泥的装车系统作为水泥生产运输过程中的重要环节，其成本约占物流成本很大比重。目前，我国现有的袋装水泥装车设备普遍采用移动式袋装水泥装车机，该种装车机采用半自动化的装车方式，其装车终端要求工人站在货车车箱里进行人工装车。
人工装车主要存在以下问题：袋装水泥装车过程中易产生粉尘，影响环境和工人身体健康；因人工装车码放随意，易产生人身财产等潜在危险；劳动力生产成本昂贵；装车效率低。为了用机器人装车取代人工装车，如何准确又快速地确定车身位置在该应用中就具有十分重要的意义。
现有水泥袋装装车机由三相异步电机通过接触器直接驱动，采用人工手动启停装车机，未实现自动控制，无法实现一次精准定位。常出现易打滑、精度差、重复定位精度很低和磨损大导致无法定位等等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种可增加使用寿命、使用效率，实现免维护功能的自动装车过程中装车机的定位控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种自动装车过程中装车机的定位控制方法：
当待装车车辆进入装车区域后实时获取车辆位置信息；
当车辆停止且车辆停止位置合格时驱动装车机平移；
将装车机和待装车车辆放入同一个坐标系，装车机平移距离为装车机卸货位置与车辆尾门板位置的水平方向距离。
当装车机平移到待装车车辆上方后，装载机开始下降，装车机下降高度为装车机卸货位置与车辆尾门板位置的竖直方向距离。
装车机完成装车后返回设定的初始位置，当车辆停止合格后，装车机由初始位置开始向车辆开始平移和上升。
当装车机返回初始位置后，利用比较信息修正实际信息的参数值，初始位置的设定，能够方便对位置进行修正。
装车机完成装车后返回设定的初始位置，当车辆停止合格后，装车机由初始位置开始向车辆开始平移和上升。
装车机位移过程中，装车机上的传感器实时获取装车机位移实际信息，采集车辆位置信息的空间位置采集系统实时获取装车机卸货位置位移比较信息，当卸货位置平移或升降的实际信息和比较信息差值超过设定阈值，则报警和/或停机。
一种执行所述自动装车过程中装车机的定位控制方法的定位控制系统，所述装车机采用带电子抱闸的伺服电机作为横移驱动，所述装车机设有外置电子编码尺用于检测装车机的横移位移，所述装车机采用提升机构作为升降驱动，所述提升机构包括拉绳并设有用于检测装车机升降位移的拉绳位移传感器，所述电子编码尺和拉绳位移传感器分别将检测的位移信号传递给电气控制系统，所述装车区域四周设有获取待装车车辆和装车机位置信息的位置信息采集装置，所述位置信息采集装将获取的信息传递给电气控制系统。
所述装车机包括依次设置并相连的接料皮带输送线、方辊整形线、斜输送线和抓取辊道输送线，所述接料皮带输送线水平设置，所述斜输送线成预定角度倾斜设置，所述方辊整形线的设置在接料皮带输送线上，所述方辊整形线的输出端与斜输送线衔接，所述斜输送线的末端设有连接用于水平输送待物料的抓取辊道输送线。
所述装车机整体设置在水平轨道上并可沿着水平轨道横向行走，所述拉绳竖直方向布置，所述拉绳的低端连接抓取辊道输送线，并可以通过驱动拉绳抓取辊道输送线的高度。
所述方辊整形线与所述抓取辊道输送线之间通过第一连杆、第二连杆、第三连杆和斜输送线形成的四连杆机构衔接，其中，第一连杆纵向设置在所述方辊整形线与所述斜输送线的衔接处并与方辊整形线、斜输送线铰接，第二连杆纵向设置在所述斜输送线与所述抓取辊道输送线的衔接处并与斜输送线、抓取辊道输送线铰接，所述第三连杆的两端分别与第一连杆和第二连杆铰接，所述抓取辊道输送线上设有避位槽和侧向导向轮。
本发明控制系统能根据定位偏差进行自动修正，重复定位精度高，定位误差无累计；使得滚轮与轨道打滑对装车机定位精度没有影响，并且轨道和滚轮磨损对装车机定位精度没有影响，灰尘、水雾等外部环境对装车机定位精度也没有影响；并且使得装车机使用寿命长，免维护。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容简要说明：
图1、2为自动装车过程中装车机原理图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
一种定位控制系统的装车机采用带电子抱闸的伺服电机作为横移驱动，装车机设有外置电子编码尺用于检测装车机的横移位移，装车机采用提升机构作为升降驱动，提升机构包括拉绳并设有用于检测装车机升降位移的拉绳位移传感器，电子编码尺和拉绳位移传感器分别将检测的位移信号传递给电气控制系统。
装车区域四周设有获取待装车车辆和装车机位置信息的位置信息采集装置，位置信息采集装置可以采用布置在装车区域的激光传感器组件，或者采用布置在装车区域四周的摄像头，通过获取摄像头激光传感器的信息，获取到所需的待装车车辆和装车机的空间坐标信息，位置信息采集装将获取的信息传递给电气控制系统。
电气控制系统将接收的位移信号或预定的绝对位置值与装车车辆车厢位置信息进行对比并进行补偿计算，电气控制系统根据计算结果控制横移驱动和/或升降驱动运动将装车机定位至预定位置。
采用带电子抱闸的伺服电机作为驱动动力，避免了使用寿命带来的抱闸失效和抱闸精度差带来的定位精度差，甚至导致装车机不能自动停机，发生碰撞或出轨等问题。装车机的升降驱动既满足行业行规，又提供了装车机的升降效率，装车机的横移位置检测采用独立的高精度电子编码尺，而不使用编码器，这样避免了装车机运行过程中打滑、轨道轮磨损、灰尘大等问题，完全不会影响装车机的定位精度，大大增加了使用寿命和使用效率，实现了免维护功能。
装车机包括依次设置并相连的接料皮带输送线、方辊整形线、斜输送线和抓取辊道输送线，接料皮带输送线水平设置，斜输送线成预定角度倾斜设置，方辊整形线的设置在接料皮带输送线上，方辊整形线的输出端与斜输送线衔接，斜输送线的末端设有连接用于水平输送待物料的抓取辊道输送线。
方辊整形线能实现对袋装物料的整形功能，使其在输送线上状态保持一致，方便后续及机器人的抓取。
袋装物料装车系统包括水平轨道，装车机整体设置在水平轨道上并进而沿水平轨道横向行走，提升装置通过拉绳与抓取辊道输送线相连并可调整抓取辊道输送线的高度。
方辊整形线与抓取辊道输送线之间通过第一连杆、第二连杆、第三连杆和斜输送线形成的四连杆机构衔接，其中，第一连杆纵向设置在方辊整形线与斜输送线的衔接处并与方辊整形线、斜输送线铰接，第二连杆纵向设置在斜输送线与抓取辊道输送线的衔接处并与斜输送线、抓取辊道输送线铰接，第三连杆的两端分别与第一连杆和第二连杆铰接。如此，利用四连杆机构的特性，保证斜输送线在升降过程中，仍能保证末端抓取辊道线水平，便于机器人的抓取。抓取辊道输送线上设有避位槽和侧向导向轮。如此设置，方便机器人抓手能从包装袋下方快速、可靠抓取。
定位控制方法中装车机位置偏移的计算方法为：定位系统检测车辆尾门板在系统坐标的横向坐标值传输至电气控制系统，装车机横移动作的位置的位移值为电子编码尺检测的位移信号值减去车辆尾门板在系统坐标的横向坐标值，其中，车辆尾门板在系统坐标的横向坐标值随车辆的定位位置的偏移值进行计算给定。
当装车机位于起始位置时，装车机横移动作的位置的位移值为预定的绝对位置值减去车辆尾门板在系统坐标的横向坐标值。车头位置的偏移量是根据车厢长度来给定绝对位置，车厢长度大于等于3.9m时绝对位置为580mm，车厢长度大于等于3.85m且小于3.9m时绝对位置为610mm。
定位控制方法中还包括位置防错报警停机步骤：当电气控制系统接收的外置电子编码尺检测实际位移值小于等于50cm和/或拉绳位移传感器检测的实际位移值大于等于6.25m时，电气控制系统极进行报警并控制横移驱动和升降驱动停机，如此，保证了设备的安全。
定位控制方法中还包括定位自适应的步骤：电气控制系统计算装车机的横移值和升降值，并设定装车机的横移和升降的计算值与实际运动位移的实际值的偏差，将实际值与计算值进行比较，电气控制系统系统计算出装车机的动作方向和位置量，并根据计算结果实现自动调节。设定装车机的横移和升降的计算值与实际运动位移的实际值的偏差最大值为0.5mm。如此，可控制定位的精度在正负0.5mm范围。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动装车过程中装车机的定位控制方法，其特征在于：
当待装车车辆进入装车区域后实时获取车辆位置信息；
当车辆停止且车辆停止位置合格时驱动装车机平移；
将装车机和待装车车辆放入同一个坐标系，装车机平移距离为装车机卸货位置与车辆尾门板位置的水平方向距离。
2.根据权利要求1所述的自动装车过程中装车机的定位控制方法，其特征在于：当装车机平移到待装车车辆上方后，装载机开始下降，装车机下降高度为装车机卸货位置与车辆尾门板位置的竖直方向距离。
3.根据权利要求1所述的自动装车过程中装车机的定位控制方法，其特征在于：装车机完成装车后返回设定的初始位置，当车辆停止合格后，装车机由初始位置开始向车辆开始平移和上升。
4.根据权利要求3所述的自动装车过程中装车机的定位控制方法，其特征在于：当装车机返回初始位置后，利用比较信息修正实际信息的参数值。
5.根据权利要求3或4所述的自动装车过程中装车机的定位控制方法，其特征在于：装车机完成装车后返回设定的初始位置，当车辆停止合格后，装车机由初始位置开始向车辆开始平移和上升。
6.根据权利要求5所述的自动装车过程中装车机的定位控制方法，其特征在于：装车机位移过程中，装车机上的传感器实时获取装车机位移实际信息，采集车辆位置信息的空间位置采集系统实时获取装车机卸货位置位移比较信息，当卸货位置平移或升降的实际信息和比较信息差值超过设定阈值，则报警和/或停机。
7.一种执行如权利要求1-6中任一所述自动装车过程中装车机的定位控制方法的定位控制系统，其特征在于：所述装车机采用带电子抱闸的伺服电机作为横移驱动，所述装车机设有外置电子编码尺用于检测装车机的横移位移，所述装车机采用提升机构作为升降驱动，所述提升机构包括拉绳并设有用于检测装车机升降位移的拉绳位移传感器，所述电子编码尺和拉绳位移传感器分别将检测的位移信号传递给电气控制系统，所述装车区域四周设有获取待装车车辆和装车机位置信息的位置信息采集装置，所述位置信息采集装将获取的信息传递给电气控制系统。
8.根据权利要求7的定位控制系统，其特征在于：所述装车机包括依次设置并相连的接料皮带输送线、方辊整形线、斜输送线和抓取辊道输送线，所述接料皮带输送线水平设置，所述斜输送线成预定角度倾斜设置，所述方辊整形线的设置在接料皮带输送线上，所述方辊整形线的输出端与斜输送线衔接，所述斜输送线的末端设有连接用于水平输送待物料的抓取辊道输送线。
9.根据权利要求8的定位控制系统，其特征在于：所述装车机整体设置在水平轨道上并可沿着水平轨道横向行走，所述拉绳竖直方向布置，所述拉绳的低端连接抓取辊道输送线，并可以通过驱动拉绳抓取辊道输送线的高度。
10.根据权利要求9的定位控制系统，其特征在于：所述方辊整形线与所述抓取辊道输送线之间通过第一连杆、第二连杆、第三连杆和斜输送线形成的四连杆机构衔接，其中，第一连杆纵向设置在所述方辊整形线与所述斜输送线的衔接处并与方辊整形线、斜输送线铰接，第二连杆纵向设置在所述斜输送线与所述抓取辊道输送线的衔接处并与斜输送线、抓取辊道输送线铰接，所述第三连杆的两端分别与第一连杆和第二连杆铰接，所述抓取辊道输送线上设有避位槽和侧向导向轮。
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