CN112093726A - 一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车，包括叉车主体，通过叉车门架总成机构安装在叉车主体上的货叉支架，以及设置在叉车门架总成机构上，且随货叉支架上下移动的跟随定位支架，在跟随定位支架上安装有处于上、下空间位置关系的第一激光扫描器和第二激光扫描器，通过第一激光扫描器与第二激光扫描器对在货叉支架上的货物的扫描区域的叠加形成叉车主体行驶路径上的柱状空间域；跟随定位支架包括竖直固定在叉车门架总成机构上的滑动支架，滑动支架的顶部设置有用于安装第一激光扫描器的横向板，滑动支架的底部设置有用于安装第二激光扫描器的横向架，且横向架位于所货叉支架的外侧，有效提高激光导航叉车的运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及石膏板立体仓库技术领域，具体涉及一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车。
背景技术
叉车是工业搬运车辆，是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆，广泛应用于车站、缸口、机场、工厂、仓库等各国民经济部门，是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备。随着社会的发展，叉车的使用环境也日益复杂，为了适应叉车功能的多样性需求，对叉车设计和制造也相应产生了更高的要求。
现有的激光导航叉车的导航以及导航过程中实现避障是独立的两个模块，激光导航模块通过与设置在固定位置的反光板的配合，利用测距和测角的测量方法计算处理位置信息，而这种激光导航方式在石膏板立体仓库的实用中缺存在较多的问题：由于大多数石膏板的长度远超于导航叉车的宽度，在导航叉车行驶过程中，与周围环境之间的干涉因素较大，在转角的过程中，石膏板的对角线长度又将成为其转角过程中与周围环境的相互影响的决定性因素，这就需要石膏板立体仓库中所有的导航叉车在运行路线导航以及避障上进行较多的数据分析，直接影响导航叉车的运行效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车，以解决现有技术中导航叉车无法技术问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车，包括叉车主体，通过叉车门架总成机构安装在所述叉车主体上的货叉支架，以及设置在所述叉车门架总成机构上，且随所述货叉支架上下移动的跟随定位支架，在所述跟随定位支架上安装有处于上、下空间位置关系的第一激光扫描器和第二激光扫描器，通过所述第一激光扫描器与所述第二激光扫描器对在所述货叉支架上的货物的扫描区域的叠加形成所述叉车主体行驶路径上的柱状空间域；
所述跟随定位支架包括竖直固定在所述叉车门架总成机构上的滑动支架，所述滑动支架的顶部设置有用于安装第一激光扫描器的横向板，所述滑动支架的底部设置有用于安装第二激光扫描器的横向架，且所述横向架位于所货叉支架的外侧。
作为本发明的一种优选方案，所述横向板中间设置有光径控制机构，所述横向板远离所述滑动支架的末端设置有两个平行的边缘定位支架，所述边缘定位支架在驱动装置的驱动下作直线运动；
所述第一激光扫描器包括设置在安装在光径控制机构内的边缘扫描器，所述光径控制机构用于调节边缘扫描器的高度，以及设置在两个所述边缘定位支架末端上的辅助扫描器，所述边缘扫描器用于扫描获取货叉支架上的货物的表面数据，来形成柱状空间域的上部直径；所述辅助扫描器用于在边缘定位支架的直线运动中扫描获取货叉支架上的货物的侧边边缘数据，来校正所述柱状空间域的直径范围。
作为本发明的一种优选方案，所述第二激光扫描器根据第一激光扫描器获取的所述货叉支架上的货物扫描数据分析出第二激光扫描器的扫描区域的投射半径，所述第二激光扫描器根据跟随定位支架在竖直方向上的移动距离动态调节所述第二激光扫描器的纵向投影高度；
所述第二激光扫描器在柱状空间域以外扫描获取的环境数据的模拟量与柱状空间域在叠加了运动状态下产生的距离变化进行预分析，以校正所述叉车主体的行驶路径的定位信息和预测行走线路。
作为本发明的一种优选方案，所述滑动支架的底部滑动安装有定长滑轨，所述横向架通过涡卷弹簧转动连接在所述定长滑轨的底部，所述定长滑轨的内部设置有驱动所述横向架进行角度转动的舵机，所述滑动支架包括两块连接呈角度的板体构成，且在两块所述板体的连接处设置有触发舵机工作的施力柱。
作为本发明的一种优选方案，位于所述横向板顶部的所述滑动支架上安装有组合定位支架，在所述组合定位支架上安装有激光定位器，所述激光定位器用于获取所述叉车主体与行走现场的反射靶标之间的相对位置信息，并与所述圆柱空间域进行相对位置信息的叠加。
作为本发明的一种优选方案，所述组合定位支架包括固定在所述叉车主体上的支承座，以及设置在所述支承座上的定点定位支架，以及设置在所述定点定位支架两侧的线路定位支架，所述线路定位支架绕所述定点定位支架在固定角度内往复运动，在每次所述货叉支架获取转运货物时，所述线路定位支架跟随所述横向架在固定角度内往复运动。
作为本发明的一种优选方案，所述激光定位器包括设置在所述定点定位支架上的定点激光收发器，以及设置在所述线路定位支架上的线路激光收发器，所述定点激光收发器用于对叉车主体实时经过的反射靶标进行扫描定位以获取所述叉车主体的定点信息，所述线路激光收发器用于获取所述叉车主体前进路线中的反射靶标的分布信息以校正所述叉车主体的定位信息和预测行走线路。
作为本发明的一种优选方案，所述光径控制机构包括设置在所述横向板中间的纵截面呈等腰梯形的矩形导光槽，以及滑动设置在所述矩形导光槽三个内表面上的遮光板，所述遮光板的底部设置有导光棱，所述矩形导光槽上设置有遮光罩，所述边缘扫描器通过伸缩机构安装在所述遮光罩的轴线上，且所述伸缩机构与所述遮光板连接，带动所述遮光板沿所述矩形导光槽的侧壁滑动。
作为本发明的一种优选方案，所述定点激光收发器和所述线路激光收发器的投射光源处于不同的投射平面上，且所述定点激光收发器和所述线路激光收发器的投射光源与所述第二激光扫描器的投射光源形成的检测范围恰好连接在一起。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明通过设置在叉车门架总成机构上且随货叉支架上下移动的跟随定位支架，在跟随定位支架上安装有处于上、下空间位置关系的第一激光扫描器和第二激光扫描器，通过第一激光扫描器与第二激光扫描器对在货叉支架上的货物的扫描区域的叠加形成叉车主体行驶路径上的柱状空间域，将叉车和货叉支架上的货物整体化，简单化，由此简化导航叉车在空间区域中的与周围环境的相互影响因素，提高导航叉车对于不同规格石膏板叉取运输的普适性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例提供叉车主体的结构示意图；
图2为本发明实施例提供定长滑轨的结构示意图；
图3为本发明实施例提供光径控制机构剖面的结构示意图。
图中的标号分别表示如下：
1-叉车主体；2-货叉支架；3-叉车门架总成机构；4-跟随定位支架；5-第一激光扫描器；6-第二激光扫描器；7-光径控制机构；8-驱动装置；9-组合定位支架；10-激光定位器；11-定点定位支架；12-线路定位支架；13-定点激光收发器；14-线路激光收发器；15-支承座；
401-滑动支架；402-横向板；403-横向架；404-边缘定位支架；405-施力柱；406-定长滑轨；407-舵机；
501-边缘扫描器；502-辅助扫描器；
701-矩形导光槽；702-遮光板；703-导光棱；704-遮光罩；705-伸缩机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车，包括叉车主体1，通过叉车门架总成机构3安装在叉车主体1上的货叉支架2，构成基础的激光导航叉车，现有的激光导航叉车的导航以及导航过程中实现避障是独立的两个模块，激光导航模块通过与设置在固定位置的反光板的配合，利用测距和测角的测量方法计算处理位置信息，而这种激光导航方式在石膏板立体仓库的实用中缺存在较多的问题：由于大多数石膏板的长度远超于导航叉车的宽度，在导航叉车行驶过程中，与周围环境之间的干涉因素较大，在转角的过程中，石膏板的对角线长度又将成为其转角过程中与周围环境的相互影响的决定性因素，这就需要石膏板立体仓库中所有的导航叉车在运行路线导航以及避障上进行较多的数据分析，直接影响导航叉车的运行效率。
为此，本发明通过设置在叉车门架总成机构3上，叉车门架总成机构3为现有的任意一种激光导航叉车的门架机构，且随货叉支架2上下移动的跟随定位支架4，在跟随定位支架4上安装有处于上、下空间位置关系的第一激光扫描器5和第二激光扫描器6，通过第一激光扫描器5与第二激光扫描器6对在货叉支架2上的货物的扫描区域的叠加形成叉车主体1行驶路径上的柱状空间域。
现有的导航叉车大多采用红外传感器或激光测距器来实时检测和识别导航叉车行驶过程中的周边环境，很大程度上忽略了叉车本身的干扰，由于石膏板立体仓库中，通过导航叉车运输的不单单是固定尺寸的石膏板，因此，本发明中通过第一激光扫描器5和第二激光扫描器6对货叉支架4进行柱状空间域的空间模拟建模，将叉车和货叉支架4上的货物整体化，简单化。
其中第一激光扫描器5用于扫描货叉支架2上货物的表面，并在货物的边缘处截止，其直接目的是获得货物的表面积以及对角线距离，第二激光扫描器6从货叉支架2的底部对货物的底部进行激光扫描，其包括两部分，一部分作用在货物的本体上，另一部分投射在周围环境上，其作用是，在货叉支架2叉取货物以及货叉支架2的角度变化时对其进行实时变化的参数的获取。
进一步地，本发明中的第二激光扫描器6还可以替换为SLAM模块。
跟随定位支架4包括竖直固定在叉车门架总成机构3上的滑动支架401，滑动支架401将能够跟随货叉支架上、下移动，滑动支架401的顶部设置有用于安装第一激光扫描器5的横向板402，横向板402对于，滑动支架401的底部设置有用于安装第二激光扫描器6的横向架403，且横向架403位于所货叉支架2的外侧。
横向板402中间设置有光径控制机构7，横向板402远离滑动支架401的末端设置有两个平行的边缘定位支架404，边缘定位支架404在驱动装置8的驱动下作直线运动；
第一激光扫描器5包括设置在安装在光径控制机构7内的边缘扫描器501，光径控制机构7用于调节边缘扫描器501的高度来增大或缩小边缘扫描器501的投影面积，以及设置在两个边缘定位支架404末端上的辅助扫描器502，边缘扫描器405用于扫描获取货叉支架2上的货物的表面数据，来确定柱状空间域的表面直径；辅助扫描器502用于在边缘定位支架404的直线运动中扫描获取货叉支架2上的货物的侧边边缘数据，来校正柱状空间域的直径范围。
第二激光扫描器6根据第一激光扫描器5获取的货叉支架2上的货物扫描数据分析出第二激光扫描器6的扫描区域的投射半径，第二激光扫描器6根据滑动支架401在竖直方向上的移动距离动态调节第二激光扫描器6的纵向投影高度；
第二激光扫描器6在柱状空间域以外扫描获取的环境数据的模拟量与柱状空间域在叠加了运动状态下产生的距离变化进行预分析，以校正叉车主体1的行驶路径的定位信息和预测行走线路。
进一步地，为了提高叉车对于异常规格尺寸石膏板在柱状空间域的建模的准确性，本发明中：
滑动支架401的底部滑动安装有定长滑轨406，横向架403通过涡卷弹簧转动连接在定长滑轨406的底部，使得横向架403以定长滑轨406的底部为中心做圆周转动，定长滑轨406的内部设置有驱动横向架403进行角度转动的舵机407，滑动支架401包括两块连接呈角度的板体构成，且在两块板体的连接处设置有触发舵机407工作的施力柱405。
当货叉支架2叉取异常规格的石膏板时，则会接触施力柱405，并在异常规格的石膏板完全叉至货叉支架上时，将施力柱405跟随推动至一定的位置上，此时横向架403则跟随转动至相应位置上，横向架403的端部则进行向外的圆周运动，增大其在垂直货叉支架2方向上的距离，从而能够使得横向架403上的第二激光扫描器6能够做出相应的物理位置变化，减少本身激光传导限制的影响。
位于横向板402顶部的滑动支架401上安装有组合定位支架9，在组合定位支架9上安装有激光定位器10，激光定位器10用于获取叉车主体1与行走现场的反射靶标之间的相对位置信息，并与圆柱空间域进行相对位置信息的叠加。
组合定位支架9包括固定在叉车主体1上的支承座15，以及设置在支承座15上的定点定位支架11，以及设置在定点定位支架11两侧的线路定位支架12，线路定位支架12绕定点定位支架11在固定角度内往复运动，在每次货叉支架2获取转运货物时，线路定位支架12跟随横向架403在固定角度内往复运动。
激光定位器10包括设置在定点定位支架11上的定点激光收发器13，以及设置在线路定位支架12上的线路激光收发器14，定点激光收发器13用于对叉车主体1实时经过的反射靶标进行扫描定位以获取叉车主体1的定点信息，线路激光收发器14用于获取叉车主体1前进路线中的反射靶标的分布信息以校正叉车主体1的定位信息和预测行走线路。
由于智能仓储中的石膏板体积大小不同，因此在每次叉取货物运输过程中，需要利用光径控制机构7，对第一激光扫描器5的扫面面积进行限制，提高激光扫描器的扫描范围与石膏板的表面进行匹配同时减少其他光源的干涉和影响。
光径控制机构7包括设置在横向板402中间的纵截面呈等腰梯形的矩形导光槽701，以及滑动设置在矩形导光槽701三个内表面上的遮光板702，具体包括位于导航路径的方向上的前端，以及相对于前端的两侧；
遮光板702的底部设置有导光棱703，使得激光扫描器的投射光从导光棱703中折射出，同时在后期的数据处理中，可通过从到光棱703中折射的光路的变化，直接获取货物的边缘数据信息，矩形导光槽701上设置有遮光罩704，边缘扫描器501通过伸缩机构705安装在遮光罩704的轴线上，且伸缩机构705与遮光板702连接，带动遮光板702沿矩形导光槽701的侧壁滑动，其中遮光板702与所述矩形导光槽701的表面滑动连接，并在第一激光扫描器5在绳索机构705驱动下向下移动的过程中，遮光板702与矩形导光槽701的表面夹角不断扩大，进而实现与所述第一激光扫描器5的同步调节，来获得扫描面积的扩大，实现对不同面积的石膏板的表面扫描和边缘定位。
定点激光收发器和所述线路激光收发器的投射光源处于不同的投射平面上，且所述定点激光收发器和所述线路激光收发器的投射光源与所述第二激光扫描器的投射光源形成的检测范围恰好连接在一起，相互不干扰的情况下实现全局扫面检测范围的覆盖。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车，包括叉车主体(1)，通过叉车门架总成机构(3)安装在所述叉车主体(1)上的货叉支架(2)，其特征在于，以及设置在所述叉车门架总成机构(3)上，且随所述货叉支架(2)上下移动的跟随定位支架(4)，在所述跟随定位支架(4)上安装有处于上、下空间位置关系的第一激光扫描器(5)和第二激光扫描器(6)，通过所述第一激光扫描器(5)与所述第二激光扫描器(6)对在所述货叉支架(2)上的货物的扫描区域的叠加形成所述叉车主体(1)行驶路径上的柱状空间域；
所述跟随定位支架(4)包括竖直固定在所述叉车门架总成机构上的滑动支架(401)，所述滑动支架(401)的顶部设置有用于安装第一激光扫描器(5)的横向板(402)，所述滑动支架(401)的底部设置有用于安装第二激光扫描器(6)的横向架(403)，且所述横向架(403)位于所货叉支架(2)的外侧。
2.根据权利要求1所述的一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车，其特征在于：所述横向板(402)中间设置有光径控制机构(7)，所述横向板(402)远离所述滑动支架(401)的末端设置有两个平行的边缘定位支架(404)，所述边缘定位支架(404)在驱动装置(8)的驱动下作直线运动；
所述第一激光扫描器(5)包括设置在安装在光径控制机构(7)内的边缘扫描器(501)，所述光径控制机构(7)用于调节边缘扫描器(501)的高度来增大或缩小边缘扫描器(501)的投影面积，以及设置在两个所述边缘定位支架(404)末端上的辅助扫描器(502)，所述边缘扫描器(405)用于扫描获取货叉支架(2)上的货物的表面数据，来确定柱状空间域的表面直径；所述辅助扫描器(502)用于在边缘定位支架(404)的直线运动中扫描获取货叉支架(2)上的货物的侧边边缘数据，来校正所述柱状空间域的直径范围。
3.根据权利要求2所述的一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车，其特征在于：所述第二激光扫描器(6)根据第一激光扫描器(5)获取的所述货叉支架(2)上的货物扫描数据分析出第二激光扫描器(6)的扫描区域的投射半径，所述第二激光扫描器(6)根据滑动支架(401)在竖直方向上的移动距离动态调节所述第二激光扫描器(6)的纵向投影高度；
所述第二激光扫描器(6)在柱状空间域以外扫描获取的环境数据的模拟量与柱状空间域在叠加了运动状态下产生的距离变化进行预分析，以校正所述叉车主体(1)的行驶路径的定位信息和预测行走线路。
4.根据权利要求3所述的一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车，其特征在于：所述滑动支架(401)的底部滑动安装有定长滑轨(406)，所述横向架(403)通过涡卷弹簧转动连接在所述定长滑轨(406)的底部，所述定长滑轨(406)的内部设置有驱动所述横向架(403)进行角度转动的舵机(407)，所述滑动支架(401)包括两块连接呈角度的板体构成，且在两块所述板体的连接处设置有触发所述舵机(407)工作的施力柱(405)。
5.根据权利要求4所述的一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车，其特征在于：位于所述横向板(402)顶部的所述滑动支架(401)上安装有组合定位支架(9)，在所述组合定位支架(9)上安装有激光定位器(10)，所述激光定位器(10)用于获取所述叉车主体(1)与行走现场的反射靶标之间的相对位置信息，并与所述圆柱空间域进行相对位置信息的叠加。
6.根据权利要求5所述的一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车，其特征在于：所述组合定位支架(9)包括固定在所述叉车主体(1)上的支承座(15)，以及设置在所述支承座(10)上的定点定位支架(11)，以及设置在所述定点定位支架(11)两侧的线路定位支架(12)，所述线路定位支架(12)绕所述定点定位支架(11)在固定角度内往复运动，在每次所述货叉支架(2)获取转运货物时，所述线路定位支架(12)跟随所述横向架(403)在固定角度内往复运动。
7.根据权利要求6所述的一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车，其特征在于：所述激光定位器(10)包括设置在所述定点定位支架(11)上的定点激光收发器(13)，以及设置在所述线路定位支架(12)上的线路激光收发器(14)，所述定点激光收发器(13)用于对叉车主体(1)实时经过的反射靶标进行扫描定位以获取所述叉车主体(1)的定点信息，所述线路激光收发器(14)用于获取所述叉车主体(1)前进路线中的反射靶标的分布信息以校正所述叉车主体(1)的定位信息和预测行走线路。
8.根据权利要求7所述的一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车，其特征在于：所述光径控制机构(7)包括设置在所述横向板(402)中间的纵截面呈等腰梯形的矩形导光槽(701)，以及滑动设置在所述矩形导光槽(701)三个内表面上的遮光板(702)，所述遮光板(702)的底部设置有导光棱(703)，所述矩形导光槽(701)上设置有遮光罩(704)，所述边缘扫描器(501)通过伸缩机构(705)安装在所述遮光罩(704)的轴线上，且所述伸缩机构(705)与所述遮光板(702)连接，带动所述遮光板(702)沿所述矩形导光槽(701)的侧壁滑动。
9.根据权利要求7所述的一种用于石膏板立体仓库的智能激光导航叉车，其特征在于：所述定点激光收发器(13)和所述线路激光收发器(14)的投射光源处于不同的投射平面上，且所述定点激光收发器(13)和所述线路激光收发器(14)的投射光源与所述第二激光扫描器(6)的投射光源形成的检测范围恰好连接在一起。
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