CN112027696A - 一种装车系统及其装车方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种装车系统及其撞车方法，包含有行走于轨道1上的行走小车2，所述行走小车2上安装有的回转台3，所述回转台3的上部回转平面上竖向安装有立柱6，作业平台板4竖向滑动安装于立柱6上，所述作业平台板4上安装有叉车机构5；所述立柱6上连接有安装横梁7，所述安装横梁7上沿其长度方向滑动设置有测距探头8。一种装车系统及其撞车方法，其有效的解决了货车的停放问题，且通过侧向装车方式，减少对场地的依赖性；同时，在装车前先对货车货厢底板进行定位建模，从而便于后续装车，此时无需每个货物堆叠时都进行激光定位，只要根据建模好的坐标点位进行堆叠即可，从而有效的提高了装车效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种装车系统及其装车方法，属于自动化控制技术领域。
背景技术
目前，在码头、仓库等物料转移量大的场合，人工装车逐渐被机械化装车方式所取代。如中国专利202010219126.3公开的“一种装车系统及装车方法”以及中国专利201821896217.5公开的“一种整垛装车的智能重载装车系统”，其利用龙门架形式抓取获取后放置于车辆货厢底板上。但是，其结构形式复杂，造价成本较高，且需要额外人员引导车辆准确的停止在装货区，如果车辆斜向停放，与标准停车位之间有一定夹角，由于常规系统只能进行三维垂直移动，因此无法有效的将标准尺寸的货物整体对方在车辆货厢底板上，此时要么额外需要人员现场对或货物进行人工干预摆放，要么引导车辆重新停放，费时费力，尤其是夜晚停车或者雨雾天气下停车，往往无法做到与标准车位线之间平行，因此该方式下装车不够灵活，缺乏适用性。同时，常规的装车方法缺乏行之有效的定位方法（对货车的货厢底板进行定位），其通过激光定位方式逐个对方，并未形成有效的建模，从而导致不但装车精度差、且效率低下。为此，亟需一种能够解决上述问题的装车系统及其装车方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种装车系统及其装车方法，其有效的解决了货车的停放问题，且通过侧向装车方式，减少对场地的依赖性；同时，在装车前先对货车货厢底板进行定位建模，从而便于后续装车，此时无需每个货物堆叠时都进行激光定位，只要根据建模好的坐标点位进行堆叠即可，从而有效的提高了装车效率。
本发明的目的是这样实现的：
一种装车系统，包含有行走于轨道上的行走小车，所述行走小车上安装有的回转台，所述回转台的上部回转平面上竖向安装有立柱，作业平台板竖向滑动安装于立柱上，所述作业平台板上安装有叉车机构；所述立柱上连接有安装横梁，所述安装横梁上沿其长度方向滑动设置有测距探头。
本发明一种装车系统，所述安装横梁上沿其长度方向水平设置有直线轨道，有一滑动块滑动设置于该直线轨道上，且测距探头安装于滑动块上。
本发明一种装车系统，所述测距探头为激光探头或激光雷达。
本发明一种装车系统，所述轨道平行设置有两条，四台行走小车分别行走与两条轨道上，且回转台的四个角分别安装于四台行走小车上。
本发明一种装车系统，所述立柱设置有四根，所述作业平台板的四个角分别滑动设置于四根立柱的直线滑轨上。
本发明一种装车系统，所述叉车机构包含有安装于作业平台板上的滑轨，且滑轨的长度方向与轨道的长度方向相垂直，所述滑轨上滑动设置有滑移条，所述滑移条伸置于作业平台板外的一端上安装有叉齿。
本发明一种装车系统，所述滑移条上设置有齿条结构，安装于作业平台板上的驱动电机的输出轴上套装的齿轮与齿条结构相啮合。
本发明一种装车方法，所述方法的步骤为：
使用时，轨道1平行安装于标准车位旁；
步骤1、货车驶入标准车位内；输入货厢底板的标准长和宽数据；
步骤2、建立货车货厢底板的坐标模型，具体步骤为：
步骤2.1、以标准车位的一个顶点为原点，标准车位与原点相连接的两条边分别为X轴和Y轴建立坐标系；
步骤2.2、装车系统上的测距探头获取的其正下方某一点的坐标数据为（x，y，z），其中（x，y）为其在步骤2.1的坐标系中的位置，x通过行走小车在轨道上的行走距离获得，y通过测距探头在安装横梁上的滑动距离获得；z为离地高度，默认值为H，即测距探头与地面之间的距离，此时表明下方无货车停放；
行走小车行走至某一位置后停止并记录x的值，随后测距探头在安装横梁上滑动，当z值发生变化时，记录下此时的B点坐标；随后测距探头继续往前移动直至z值再次发生变化时，记录下此时A点坐标；
接着测距探头继续往前移动一段距离，随后行走小车行走至一段距离，若在行走过程中z值发生变化，则表明货车斜向停止，则记录此时的D点坐标；若在行走过程中z值未发生变化，表表明货车斜向停止和平行停止均有可能，此时，测距探头在安装横梁上向原位移动，当z值发生变化时，该点为D点坐标；随后测距探头继续行走，直至当z值再次发生变化时，记录C点坐标；
步骤2.3、根据步骤2.2中的B点和C点的坐标、A点和D点的坐标可以绘制货车的货厢底板的两侧边的边界线；
步骤2.4、接着行走小车移动至X=0处，随后测距探头移动至M点，M点的y坐标值等于A点的y坐标值和B点的y坐标值的平均值，接着行走小车向右移动直至z值发生变化时获取到E点坐标值；
随后，测距探头移动一段距离，若在移动过程中z值发生变化，即记录F点的坐标，若未发生变化，行走小车移动向左行走直至z值发生变化时获取到F点坐标；
步骤2.5、根据步骤2.4中的E点和F点绘制货厢底板的底边的边界线；
步骤2.6、根据步骤1中的货厢底板的标准长和宽数据、以及步骤2.3和步骤2.5中的边界线绘制完整的货厢底板的四条边界线；
步骤2.7、在步骤2.6中绘制的货厢底板的靠近驾驶室的边界线上随机生成G点和H点两个点的坐标后，测距探头前往G点和H点处验证是否为边界点，即在G点和H点附近处z值是否发生变化；若z值发生变化，则进入步骤3开始装车，或z值未发生变化，即表明在范围内仍然无法使得货厢底板的标准长和宽数据与绘制边界线重合，此时报警通知工作人员检查车辆是否违规改装或货厢底板的标准长和宽数据的录入是否有误，待整改结束后返回步骤1；
步骤3、根据步骤2中的边界线、以及待堆放货箱的单个标准尺寸，计算边界线货厢底板上单层可堆放的数量，根据当地限高要求、待堆放货箱的单个标准尺寸、以及根据步骤2获得的A/B/C/D/E/F点的z坐标值的平均值，计算可堆放的层数；
步骤4、根据步骤3的计算，叉车机构开始堆放货箱至货厢底板上。
本发明一种装车方法，所述步骤1中的货厢底板的标准长和宽数据由人工输入，或者监控系统根据摄像头拍摄的货车型号进行自动识别。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过回转台的引入可方便角度调整，即便货车斜向停放后也能方便的摆放货物；同时，在装车前先对货车货厢底板进行定位建模，从而便于后续装车，此时无需每个货物堆叠时都进行激光定位，只要根据建模好的坐标点位进行堆叠即可，从而有效的提高了装车效率。
附图说明
图1为本发明一种装车系统的结构示意图。
图2为本发明一种装车系统的侧视图。
图3为本发明一种装车系统的正视图。
图4为本发明一种装车系统的中坐标系建立的方法示意图。
其中：
轨道1、行走小车2、回转台3、作业平台板4、叉车机构5、立柱6、安装横梁7、测距探头8；
滑轨5.1、滑移条5.2、叉齿5.3、驱动电机5.4。
具体实施方式
参见图1~4，本发明涉及的一种装车系统，包含有行走于轨道1上的行走小车2，所述行走小车2上安装有的回转台3，所述回转台3的上部回转平面上竖向安装有立柱6，作业平台板4竖向滑动安装于立柱6上，所述作业平台板4上安装有叉车机构5；所述立柱6上连接有安装横梁7，所述安装横梁7上沿其长度方向滑动设置有测距探头8；
进一步的，所述安装横梁7上沿其长度方向水平设置有直线轨道，有一滑动块滑动设置于该直线轨道上，且测距探头8安装于滑动块上；
进一步的，所述测距探头8为激光探头或激光雷达等；
进一步的，所述轨道1平行设置有两条，四台行走小车2分别行走与两条轨道1上，且回转台3的四个角分别安装于四台行走小车2上；
进一步的，所述立柱6设置有四根，所述作业平台板4的四个角分别滑动设置于四根立柱6的直线滑轨上；
进一步的，所述叉车机构5包含有安装于作业平台板4上的滑轨5.1，且滑轨5.1的长度方向与轨道1的长度方向相垂直，所述滑轨5.1上滑动设置有滑移条5.2，所述滑移条5.2伸置于作业平台板4外的一端上安装有叉齿5.3；
优选的，所述滑移条5.2上设置有齿条结构，安装于作业平台板4上的驱动电机5.4的输出轴上套装的齿轮与齿条结构相啮合，从而实现对滑移条5.2的驱动；
参见图4，一种装车方法，所述方法的步骤为：
使用时，轨道1平行安装于标准车位旁；
步骤1、货车驶入标准车位内；输入货厢底板的标准长和宽数据；
步骤2、建立货车货厢底板的坐标模型（整个过程中测距探头8的高度保持不变），具体步骤为：
步骤2.1、以标准车位的一个顶点为原点，标准车位与原点相连接的两条边分别为X轴和Y轴建立坐标系；
步骤2.2、装车系统上的测距探头获取的其正下方某一点的坐标数据为（x，y，z），其中（x，y）为其在步骤2.1的坐标系中的位置，x通过行走小车在轨道上的行走距离获得，y通过测距探头在安装横梁上的滑动距离获得；z为离地高度（严格意义上将为距离遮挡物之间的距离，此处取常规说法，根据测距探头的实际高度可方便转换为遮挡物的距离地面的高度），默认值为H，即测距探头与地面之间的距离，此时表明下方无货车停放；
行走小车行走至某一位置后停止并记录x的值，随后测距探头在安装横梁上滑动，当z值发生变化时，记录下此时的B点坐标；随后测距探头继续往前移动直至z值再次发生变化时，记录下此时A点坐标；
接着测距探头继续往前移动一段距离，随后行走小车行走至一段距离，若在行走过程中z值发生变化，则表明货车斜向停止，则记录此时的D点坐标；若在行走过程中z值未发生变化，表表明货车斜向停止和平行停止均有可能，此时，测距探头在安装横梁上向原位移动，当z值发生变化时，该点为D点坐标；随后测距探头继续行走，直至当z值再次发生变化时，记录C点坐标；
步骤2.3、根据步骤2.2中的B点和C点的坐标、A点和D点的坐标可以绘制货车的货厢底板的两侧边的边界线；
步骤2.4、接着行走小车移动至X=0处，随后测距探头移动至M点，M点的y坐标值等于A点的y坐标值和B点的y坐标值的平均值，接着行走小车向右移动直至z值发生变化时获取到E点坐标值；
随后，测距探头移动一段距离，若在移动过程中z值发生变化，即记录F点的坐标，若未发生变化，行走小车移动向左行走直至z值发生变化时获取到F点坐标；
步骤2.5、根据步骤2.4中的E点和F点绘制货厢底板的底边的边界线；
步骤2.6、根据步骤1中的货厢底板的标准长和宽数据、以及步骤2.3和步骤2.5中的边界线绘制完整的货厢底板的四条边界线；
步骤2.7、在步骤2.6中绘制的货厢底板的靠近驾驶室的边界线上随机生成G点和H点两个点的坐标后，测距探头前往G点和H点处验证是否为边界点，即在G点和H点附近处z值是否发生变化；若z值发生变化，则进入步骤3开始装车，或z值未发生变化，即表明在范围内仍然无法使得货厢底板的标准长和宽数据与绘制边界线重合，此时报警通知工作人员检查车辆是否违规改装或货厢底板的标准长和宽数据的录入是否有误，待整改结束后返回步骤1；
步骤3、根据步骤2中的边界线、以及待堆放货箱的单个标准尺寸，计算边界线货厢底板上单层可堆放的数量，根据当地限高要求、待堆放货箱的单个标准尺寸、以及根据步骤2获得的A/B/C/D/E/F点的z坐标值的平均值，计算可堆放的层数；
步骤4、根据步骤3的计算，叉车机构开始堆放货箱至货厢底板上；
进一步的，所述步骤1中的货厢底板的标准长和宽数据由人工输入，或者监控系统根据摄像头拍摄的货车型号进行自动识别。
进一步的，当货厢底板为Z型号（高低台阶状）或其他形状时，还具有步骤2.8，此时，根据步骤2.6获取边界线的两个对角顶点的坐标，此时测距探头经由一定对角顶点向另一对角顶点移动，在此过程中若z至发生改变，则记录发生改变处的N点坐标（一个或多个），随后经由该N点向步骤2.3中绘制的两条边界线做垂线，从而获取到分界线，并且通过N点的坐标值可以知晓台阶面的高度差，从而便于步骤3中计算用。
另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种装车系统，其特征在于：包含有行走于轨道（1）上的行走小车（2），所述行走小车（2）上安装有的回转台（3），所述回转台（3）的上部回转平面上竖向安装有立柱（6），作业平台板（4）竖向滑动安装于立柱（6）上，所述作业平台板（4）上安装有叉车机构（5）；所述立柱（6）上连接有安装横梁（7），所述安装横梁（7）上沿其长度方向滑动设置有测距探头（8）。
2.如权利要求1所述一种装车系统，其特征在于：所述安装横梁（7）上沿其长度方向水平设置有直线轨道，有一滑动块滑动设置于该直线轨道上，且测距探头（8）安装于滑动块上。
3.如权利要求1所述一种装车系统，其特征在于：所述测距探头（8）为激光探头或激光雷达。
4.如权利要求1所述一种装车系统，其特征在于：所述轨道（1）平行设置有两条，四台行走小车（2）分别行走与两条轨道（1）上，且回转台（3）的四个角分别安装于四台行走小车（2）上。
5.如权利要求1所述一种装车系统，其特征在于：所述立柱（6）设置有四根，所述作业平台板（4）的四个角分别滑动设置于四根立柱（6）的直线滑轨上。
6.如权利要求1所述一种装车系统，其特征在于：所述叉车机构（5）包含有安装于作业平台板（4）上的滑轨（5.1），且滑轨（5.1）的长度方向与轨道（1）的长度方向相垂直，所述滑轨（5.1）上滑动设置有滑移条（5.2），所述滑移条（5.2）伸置于作业平台板（4）外的一端上安装有叉齿（5.3）。
7.如权利要求1所述一种装车系统，其特征在于：所述滑移条（5.2）上设置有齿条结构，安装于作业平台板（4）上的驱动电机（5.4）的输出轴上套装的齿轮与齿条结构相啮合。
8.一种装车方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
使用时，轨道1平行安装于标准车位旁；
步骤1、货车驶入标准车位内；输入货厢底板的标准长和宽数据；
步骤2、建立货车货厢底板的坐标模型，具体步骤为：
步骤2.1、以标准车位的一个顶点为原点，标准车位与原点相连接的两条边分别为X轴和Y轴建立坐标系；
步骤2.2、装车系统上的测距探头获取的其正下方某一点的坐标数据为（x，y，z），其中（x，y）为其在步骤2.1的坐标系中的位置，x通过行走小车在轨道上的行走距离获得，y通过测距探头在安装横梁上的滑动距离获得；z为离地高度，默认值为H，即测距探头与地面之间的距离；
行走小车行走至某一位置后停止并记录x的值，随后测距探头在安装横梁上滑动，当z值发生变化时，记录下此时的B点坐标；随后测距探头继续往前移动直至z值再次发生变化时，记录下此时A点坐标；
接着测距探头继续往前移动一段距离，随后行走小车行走至一段距离，若在行走过程中z值发生变化，则表明货车斜向停止，则记录此时的D点坐标；若在行走过程中z值未发生变化，表表明货车斜向停止和平行停止均有可能，此时，测距探头在安装横梁上向原位移动，当z值发生变化时，该点为D点坐标；随后测距探头继续行走，直至当z值再次发生变化时，记录C点坐标；
步骤2.3、根据步骤2.2中的B点和C点的坐标、A点和D点的坐标可以绘制货车的货厢底板的两侧边的边界线；
步骤2.4、接着行走小车移动至X=0处，随后测距探头移动至M点，M点的y坐标值等于A点的y坐标值和B点的y坐标值的平均值，接着行走小车向右移动直至z值发生变化时获取到E点坐标值；
随后，测距探头移动一段距离，若在移动过程中z值发生变化，即记录F点的坐标，若未发生变化，行走小车移动向左行走直至z值发生变化时获取到F点坐标；
步骤2.5、根据步骤2.4中的E点和F点绘制货厢底板的底边的边界线；
步骤2.6、根据步骤1中的货厢底板的标准长和宽数据、以及步骤2.3和步骤2.5中的边界线绘制完整的货厢底板的四条边界线；
步骤2.7、在步骤2.6中绘制的货厢底板的靠近驾驶室的边界线上随机生成G点和H点两个点的坐标后，测距探头前往G点和H点处验证是否为边界点，即在G点和H点附近处z值是否发生变化；若z值发生变化，则进入步骤3开始装车，或z值未发生变化，即表明在范围内仍然无法使得货厢底板的标准长和宽数据与绘制边界线重合，此时报警通知工作人员检查车辆是否违规改装或货厢底板的标准长和宽数据的录入是否有误，待整改结束后返回步骤1；
步骤3、根据步骤2中的边界线、以及待堆放货箱的单个标准尺寸，计算边界线货厢底板上单层可堆放的数量，根据当地限高要求、待堆放货箱的单个标准尺寸、以及根据步骤2获得的A/B/C/D/E/F点的z坐标值的平均值，计算可堆放的层数；
步骤4、根据步骤3的计算，叉车机构开始堆放货箱至货厢底板上。
9.如权利要求8所述一种装车方法，其特征在于：所述步骤1中的货厢底板的标准长和宽数据由人工输入，或者监控系统根据摄像头拍摄的货车型号进行自动识别。
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