CN111942918A - 一种汽车全自动装车站卸料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车全自动装车站卸料的方法，包括：获取装载量；测量车厢长度；监测货车运动；进入装车位；卸料；卸料结束。本发明利用信息获取和激光检测结合的方式，预先对装车过程进行预测，计算出最佳的分量装车次数，分几次进行均匀装车，尽量减少装车是货车的起停次数，核心检测办法是对车辆在车厢长维度上的跟踪测量。通过对其测量的数值进行分析运算，实现控制卸料的位置和吨数的目标，提高了装车效率，实现了货运汽车装车的完全自动化。

Description

一种汽车全自动装车站卸料的方法

技术领域

本发明涉及一种汽车全自动装车站卸料的方法，是一种自动化运输机械的运作方法，是一种散装物料的自动化装载方法。

背景技术

由于货运汽车类型的多样化，车厢的长宽高变化较大，没有类似于火车那样整齐划一车厢类型，无法使用一种模式概括所有的汽车类型进行装车作业。传统的散装物料汽车自动化装车站完全依靠人的判断进行装载作业，装载过程中依靠操作人员的经验判断车厢大小以及装载量的多少进行卸料控制。由于是人为控制卸料，因此卸料量控制不够准确，难免出现偏载，即前后装载不均匀的情况。较多的情况是车厢前半部分装载多一点，后半部分装载少一点，之后用人工进行前后均匀。或者先前半部分少装一些，装载后半部分留一些，再命令倒车，将留的一些物料再装到车厢前半部分。不论是利用人工均匀，还是利用倒车等方式，都会使装车过程变得繁复，或增加了人工成本，或增加了时间成本。如何将货运汽车装车实现完全的自动化，降低汽车装车站的运营成本是一个需要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种汽车全自动装车站卸料的方法。所述的方法通过对车厢容积的检测，预先对装车过程进行预测，分几次进行均匀装车，实现了汽车装车的完全自动化。

本发明的目的是这样实现的：一种汽车全自动装车站卸料的方法，所述的方法所使用的系统包括：安装在钢结构架上的定量仓，所述的定量仓下方为溜槽，溜槽下方为能够通行货车的装车位，所述的装车位侧面设有车辆检测器，装车位前方设有语音文字提示设施，所述的方法的步骤如下：

步骤1，获取装载量：当货车进入装车站时，获取当前货车的装车量T₀；

步骤2，测量车厢长度：货车进入车辆检测器的监测范围时，车辆检测器测量并计算货车车厢的长度L，之后根据装车量T₀和货车车厢的长度L，计算需要卸料的次数n和每次卸料货车停止的位置P_n；

步骤3，监测货车运动：货车向装车位行驶，车辆检测器开始对货车运动进行连续跟踪判别；

步骤4，进入装车位：车辆检测器以车厢后部为计算起点，当车厢前部到达溜槽前唇部时，语音文字提示设施提示货车司机停车；

步骤5，卸料：以溜槽前唇部为坐标起点，语音文字提示设施提示货车司机停车和前行，一次在L/n的各个位置停车卸料之后前行；

步骤6，卸料结束：卸料完成后，货车驶离装车位，车辆检测器结束对当前货车的连续跟踪判别，准备对下一货车进行跟踪判别的状态。

进一步的，所述的步骤1中获取当前货车的装车量T₀的方式为称重法：空载货车通过地秤测出空载车重，以空载车重推算出当前货车的载重量，以此算出当前货车的装车量T₀。

进一步的，所述的步骤1中获取当前货车的装车量T₀的方式为信息采集法：货车司机携带的信息卡或者货车上安装的电子标签获得当前车辆的装车量T₀。

进一步的，所述的步骤2中测量车厢长度方式为基于激光雷达测量法：

从一侧或两侧对进入装车区域的货车车厢进行激光雷扫描，扫描从车厢尾部开始；

测量车厢上与地面平行的一个高度上的各点和激光雷达之间的距离；

将车厢上所述各点的距离投影到与车辆运行方向垂直的方向；

从车厢尾部开始检测所有测量距离，当尾部出现距离突变时，作为车厢长度的后部测量临界点，沿着车辆运行方向连续测量，直到再次出现距离突变，则到达车厢前部的临界点；

计算两个临界点之间的距离，即为车厢长度L。

进一步的，所述的步骤2中测量车厢长度方式为基于车厢识别摄像头测量法：

从一侧或两侧对进入装车区域的货车车厢进行拍照；

对拍出的照片进行色域划分，判断车厢所在图像中的范围；

车厢识别摄像头中与车辆最近点标准长度，在图像左右扩展过程中，形成符合实际的比例栅格；

在形成图像时将车厢长度进行比对，得出车厢长度L。

本发明的优点和有益效果是：本发明利用信息获取和激光检测结合的方式，预先对装车过程进行预测，计算出最佳的分量装车次数，分几次进行均匀装车，尽量减少装车是货车的起停次数，核心检测办法是对车辆在车厢长维度上的跟踪测量。通过对其测量的数值进行分析运算，实现控制卸料的位置和吨数的目标，提高了装车效率，实现了货运汽车装车的完全自动化。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例一所述方法所使用的系统结构示意图；

图2是本发明实施例一所述方法的流程图；

图3是本发明实施例四所述激光雷达测量方式示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种汽车全自动装车站卸料的方法，所述的方法所使用的系统包括：安装在钢结构架1上的定量仓2，所述的定量仓下方为溜槽3，溜槽下方为能够通行货车的装车位4（图1中用虚线表示），所述的装车位侧面设有车辆检测器5，装车位前方设有语音文字提示设施6，如图1所示。

装车站可以是通常带有缓冲仓、定量仓、溜槽的标准装车站，也可以是只有定量仓和溜槽的简化型装车站（图1中显示是一个简化的装车站）。

溜槽可以是伸缩型溜槽（图1中显示的伸缩溜槽），也可以是摆动型溜槽，溜槽与定量仓出口闸门之间还可以设置布料机7，在货车停车状态下，能够使物料均匀的堆积在车厢中。

在一些相对简单的装车站，还设有地秤8，以便对空车和满载车进行称重，简易的实现自动化装车。

车辆检测器由一组传感器构成，如采用一两个摄像机，以及激光雷达等，或者全部为激光雷达构成，主要用于检测和计算车辆的长度，以及监测货车的运行情况。

有些比较复杂的装车站，还可以安装车牌识别装置，以及电子标签识别装置，或者智能卡读写装置等设置，以便进入装车站的车辆信息通过多个渠道与装车站交互。

语音文字提示设施可以是一台大型的显示屏和音响设备，通过文字和语音对货车司机进行沟通，提示货车司机前行、停止等车辆操控，以配合装车。显示屏是视频显示设备，安装在车辆前进的前上方，可以采用动画的方式显示装载车辆与装车站上溜槽的相对位置，方便司机能随时看到自己车辆装车时与设备的相对位置，以便启动车辆前行时，控制车辆准确进入各个停车点。

本实施例所述的装车过程简单描述如下，流程如图2所示：

汽车快速定量装车站装车时，车辆需要装的吨数T₀信息可通过信息系统提前获知。汽车在进入装车站前被车辆检测器进行扫描或者拍照分析，经过计算得到车厢长度L。当货车进行装车位之前，车辆检测器就开始对货车车厢进行连续跟踪判别，以车厢后部为起点进行计算，当前部开至溜槽前唇部时语音文字提示设施提示司机停车。

所述的方法具体步骤如下：

步骤1，获取装载量：当货车进入装车站时，获取当前货车的装车量T₀。

获取装车量可以有多种方式，如采用系统信息法、信息采集法。系统信息法则是通过向物料售卖系统获取本次装车需要装载物料的数量。而信息法则是根据当前进站货车所携带的信息而确定装载物料的数量。货车所携带的信息有多种形式，例如可以是货车司机所携带带有自己车辆信息的智能卡，在进站前刷卡，通过读卡器获得当前车辆的各种信息，包括装车量。也可以采用车辆号牌识别的方式，获取车辆号牌的数码，再查找预先设置在装车站上位机中的数据库，获取当前货车的各种信息，包括装车量。

获取还有一种获取装车量的方式是称重法，所述的称重法是利用在装车位上设置地秤的方式，称量空车的重量，并根据空车的重量推断出该车所能承载的物料重量，并以此为依据确定装车量。

步骤2，测量车厢长度：货车进入车辆检测器的监测范围时，车辆检测器测量并计算货车车厢的长度L，之后根据装车量T₀和货车车厢的长度L，计算需要卸料的次数n和每次卸料货车停止的位置P_n。

因为汽车很难低速控制匀速，因此根据吨数T₀和车厢长度L，算出需要卸料的次数和每次车辆需要停止的位置。一般情况下在2-3次完成。按3次计算，则每次卸料的吨数为T₀/3，停止的位置以溜槽前唇部为坐标起点，分别是0，1/3*L，2/3*L。整个过程中，测量系统仍需动态跟踪车辆位置。完成一次卸料停止放料，提示司机前进，到达下一位置后停止，完成三次卸料后，车辆离开。

步骤3，监测货车运动：货车向装车位行驶，车辆检测器开始对货车运动进行连续跟踪判别。

监测货车的运动主要是监测货车的位置，即各次装车的停靠位置不能有过大的差异，如果超过了停车位置就要后退，当然一旦发生后退就要耽误装车，降低装车效率，因此，在提示司机启动车辆前行时应特别小心，提醒司机不要超出停车位置。

步骤4，进入装车位：车辆检测器以车厢后部为计算起点，当车厢前部到达溜槽前唇部时，语音文字提示设施提示货车司机停车。

货车进入装车站，确定的第一个停车点，是在车厢前部帮板到达溜槽前唇部，整个溜槽出料口处于车厢的上方。而车辆检测器以车厢后帮板作为计算起点，计算出车厢与溜槽之间的准确位置，并提示司机停车。

步骤5，卸料：以溜槽前唇部为坐标起点，语音文字提示设施提示货车司机停车和前行，一次在L/n的各个位置停车卸料之后前行。

装车过程中的各个停车位置十分重要，每个停车位置的标定点都根据溜槽前唇部，见图1中A的位置。将A的位置与车厢中各个卸料点进行对应，准确卸料。

步骤6，卸料结束：卸料完成后，货车驶离装车位，车辆检测器结束对当前货车的连续跟踪判别，准备对下一货车进行跟踪判别的状态。

货车装完货之后驶离装车站，这时装车站需要做的工作是迎接下一辆货车进入，开始下一轮装车。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于获取装车量的方式的细化，本实施例所述的步骤1中获取当前货车的装车量T₀的方式为称重法：空载货车通过地秤测出空载车重，以空载车重推算出当前货车的载重量，以此算出当前货车的装车量T₀。

这是一种比较简单的装车站的装车方式，可以不需要事先进行数据载入，只需要在装车前称量空车重量，然后根据空车重量推算出该车的载重能力，然后根据载重能力装载货物，直至装满货物，也就是达到推算出的货车装载能力。

实施例三：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于获取装车量的方式的细化，本实施例所述的步骤1中获取当前货车的装车量T₀的方式为信息采集法：货车司机携带的信息卡或者货车上安装的电子标签获得当前车辆的装车量T₀。

装车站与货物售卖系统联网，装车站根据现场获得的当前货车信息，从货物售卖系统中得到本次装车的装车量T₀。装车站从当前货车获取信息的方式有多种方式，可以是货车司机携带信息卡，在信息卡中载有该货车的车牌号、车厢尺寸、载重量等信息，货车司机在进入装车站前在读卡器上刷卡，使该货车的信息进入装车站操控系统中，装车站根据这些信息通过与货物售卖系统联系获得该车的装车量T₀。

其他获取货车信息的方式还包括：使用电子标签识别和使用号牌识别等方式。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于测量车厢长度方式的细化，本实施例所述的步骤2中测量车厢长度方式为基于激光雷达测量法。基于激光雷达测量的方法，是从车厢尾部开始进行测量。所有测量长度都需要投影到与车辆方向垂直的方向去。从尾部检测长度大于某阈值时，作为车厢尾部开始的临界点。沿着车厢方向连续测量，直到某一测量值大于另一阈值时，认为到达车厢前部的临界点。这样中间距离即为车厢长度L。

二维激光雷达是以激光雷达为中心发出一组激光束。每个激光束都对应一个角度，都能利用激光回波测量物体的距离。

一个雷达传感器如果与车厢距离较近，则无法测量出整个车辆的长度，因此需要传感器组。根据长度的需要确定所需要的个数。一般为2-3个。与车厢的距离保持在2米左右。雷达的安装不一定要在一侧，也可以两侧安装。如图3中虚线表示的雷达位置。关键是确定边界测量线，保证所使用的测量光束不越界。必须注意的是，为了保证激光雷达互不干扰，不能让激光雷达处于同一水平高度。在测量车厢时，激光雷达距离车厢位置为H，如1#激光雷达。在一个角度的幅度范围内，以激光雷达传感器与车辆最近的点为参考点，其与车厢距离也为H。则其他每个点测量 d*cosθ≈H。如果其d*cosθ与H的差值大于某个阈值，则认为其超出了车厢范围。如1#传感器以中心点为界，左侧超过角度α的区域。

每个雷达传感器测量的长度是其两个边界点的测量长度与角度sin值的和。1#传感器的测量值L₁=d₁*sinθ+d2*sinα。或者是L₁=H*tanθ+H*tanα。

测量的时候是有顺序的。以图3为例，必须先从3#开始测量，逆时针（右向左），连续判断，当连续i个测量值在阈值范围内，则i个点后的下一点才继续与阈值进行判断。如果超过阈值，则停止测量，前面测量的范围就是车厢长。如果一个传感器不够，则下一个传感器接着测量。图3中根据上述原则整个车长为L=L₁+L₂+L₃。

所述激光雷达测量法的具体步骤如下：

从一侧或两侧对进入装车区域的货车车厢进行激光雷扫描，扫描从车厢尾部开始；

测量车厢上与地面平行的一个高度上的各点和激光雷达之间的距离；

将车厢上所述各点的距离投影到与车辆运行方向垂直的方向；

从车厢尾部开始检测所有测量距离，当尾部出现距离突变时，作为车厢长度的后部测量临界点，沿着车辆运行方向连续测量，直到再次出现距离突变，则到达车厢前部的临界点；

计算两个临界点之间的距离，即为车厢长度L。

实施例五：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于车厢长度方式的细化，本实施例所述的步骤2中测量车厢长度方式为基于车厢识别摄像头测量法。基于车厢识别摄像头的检测模式（图像测量）的方法，是对装车区域进行拍照，对拍出的照片进行色域划分，能判断车厢所在图像中的范围。车厢识别摄像头中与车辆最近点标准长度，因为图像成像原因造成的突变，在图像左右扩展过程中，形成符合实际的比例栅格，可在形成图像时将车厢长度进行比对，得出货车车厢的长度L。

所述车厢识别摄像头测量法的具体步骤如下：

从一侧或两侧对进入装车区域的货车车厢进行拍照；

对拍出的照片进行色域划分，判断车厢所在图像中的范围；

车厢识别摄像头中与车辆最近点标准长度，在图像左右扩展过程中，形成符合实际的比例栅格；

在形成图像时将车厢长度进行比对，得出车厢长度L。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如装车站的形式、装车算法、步骤的先后顺序等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种汽车全自动装车站卸料的方法，所述的方法所使用的系统包括：安装在钢结构架上的定量仓，所述的定量仓下方为溜槽，溜槽下方为能够通行货车的装车位，所述的装车位侧面设有车辆检测器，装车位前方设有语音文字提示设施，其特征在于，所述的方法的步骤如下：

步骤1，获取装载量：当货车进入装车站时，获取当前货车的装车量T₀；

步骤2，测量车厢长度：货车进入车辆检测器的监测范围时，车辆检测器测量并计算货车车厢的长度L，之后根据装车量T₀和货车车厢的长度L，计算需要卸料的次数n和每次卸料货车停止的位置P_n；

步骤3，监测货车运动：货车向装车位行驶，车辆检测器开始对货车运动进行连续跟踪判别；

步骤4，进入装车位：车辆检测器以车厢后部为计算起点，当车厢前部到达溜槽前唇部时，语音文字提示设施提示货车司机停车；

步骤5，卸料：以溜槽前唇部为坐标起点，语音文字提示设施提示货车司机停车和前行，一次在L/n的各个位置停车卸料之后前行；

步骤6，卸料结束：卸料完成后，货车驶离装车位，车辆检测器结束对当前货车的连续跟踪判别，准备对下一货车进行跟踪判别的状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1中获取当前货车的装车量T₀的方式为称重法：空载货车通过地秤测出空载车重，以空载车重推算出当前货车的载重量，以此算出当前货车的装车量T₀。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1中获取当前货车的装车量T₀的方式为信息采集法：货车司机携带的信息卡或者货车上安装的电子标签获得当前车辆的装车量T₀。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述的步骤2中测量车厢长度方式为基于激光雷达测量法：

从一侧或两侧对进入装车区域的货车车厢进行激光雷扫描，扫描从车厢尾部开始；

测量车厢上与地面平行的一个高度上的各点和激光雷达之间的距离；

将车厢上所述各点的距离投影到与车辆运行方向垂直的方向；

从车厢尾部开始检测所有测量距离，当尾部出现距离突变时，作为车厢长度的后部测量临界点，沿着车辆运行方向连续测量，直到再次出现距离突变，则到达车厢前部的临界点；

计算两个临界点之间的距离，即为车厢长度L。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述的步骤2中测量车厢长度方式为基于车厢识别摄像头测量法：

从一侧或两侧对进入装车区域的货车车厢进行拍照；

对拍出的照片进行色域划分，判断车厢所在图像中的范围；

车厢识别摄像头中与车辆最近点标准长度，在图像左右扩展过程中，形成符合实际的比例栅格；

在形成图像时将车厢长度进行比对，得出车厢长度L。

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