CN112919116A - 一种原木卸载装置及原木卸载方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原木卸载装置及原木卸载方法，包括机架、第一驱动机构、支撑机构、机械爪、第二驱动机构以及视觉系统，其中：第一驱动机构与机架连接；第二驱动机构与机架连接，用于驱动机械爪升降以及沿两支撑机构的两滚筒连线移动；视觉系统用于采集原木与机械爪的相对位置图像并控制机械爪移动至原木位置。本发明使用了基于视觉系统的机械爪来确定原木位置，并进行抓取，然后第二驱动机构驱动机械爪移动，将原木抽出并通过两个支撑机构支撑原木，待原木全部抽出后，机械爪松开，远离集装箱的滚筒高度下降，原木倾斜并滑落下来，完成卸载。本装置大大地提高原木的卸载效率，降低作业人员的劳动强度，提升物流站场的现代化水平。

Description

一种原木卸载装置及原木卸载方法

技术领域

本发明涉及智能港口货物运输技术领域，具体的涉及一种原木卸载装置。

背景技术

据中国林业统计年鉴，我国进口商品原木供应量由2956万立方米增加到5539万立方米，年平均增长9.71％。目前进口原木运输方式为集装箱运输，随着原木进口数量的增长，原木卸载的人工成本也随之变高，同时具有一定的危险性。因此，如何高效率，低风险，低成本地进行集装箱中原木的卸载则显得越来越重要。目前集装箱卸载原木的方式多为重型机器辅助人工，包括以下几种：

人工捆绑机械拖出式：工人进入集装箱用铁链将原木进行整体捆绑，后通过叉车将原木脱出。该方式工作效率低，工作强度大，人工成本高并存在一定的工作风险。

深坑倾倒式：通过倾斜集装箱使原木从集装箱中滑出至预定场地。虽然卸载效率高，但不利于码垛和再次装车。

装载车抽取式：通过带夹具的装载车往返移动调整夹取角度后一根根地从集装箱中抽取木头。这种方式能耗大、效率低，并不符合当今绿色环保，高效节能的主题。

因此亟需设计一种能大大地提高原木的卸载效率，降低作业人员的劳动强度的原木卸载装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供原木卸载装置，用于解决现有技术中集装箱原木卸载效率低下的问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案如下：一种原木卸载装置，其包括机架、第一驱动机构、支撑机构、机械爪、第二驱动机构以及视觉系统，其中：第一驱动机构与机架连接，用于驱动机架平移；支撑机构数量至少为二，支撑机构包括滚筒和升降台，升降台与机架连接，滚筒转动连接在升降台上，且两支撑机构的滚筒平行设置；机械爪与第二驱动机构固定连接，机械爪用于抓取原木，第二驱动机构与机架连接，用于驱动机械爪升降以及沿两支撑机构的两滚筒连线移动；视觉系统用于采集原木与机械爪的相对位置图像并控制机械爪移动至原木位置。

优选的，支撑机构还包括第三驱动机构，升降台与机架滑动连接，且滑动方向沿两滚筒连线方向，第三驱动机构用于驱动升降台沿两滚筒连线方向移动。

优选的，支撑机构还包括第一滚轮，第一滚轮与升降台底部转动连接，机架包括滑轨，第一滚轮抵接于滑轨，第三驱动机构与至少一第一滚轮连接，以驱动第一滚轮转动。

优选的，滚筒为侧面中间沿周向凹陷的圆筒形。

优选的，多个第一驱动机构连接于机架底部，第一驱动机构包括第一驱动件、第一连接壳、第二连接壳、连接轴、第二驱动件、驱动齿轮以及第二滚轮，第一驱动件与第一连接壳固定连接，第二滚轮与第二连接壳转动连接，连接轴与第一连接壳以及第二连接壳转动连接，连接轴与第二滚轮间传动连接，驱动齿轮与连接轴同轴且转动连接，并与第二连接壳固定连接，第一驱动件驱动端与驱动齿轮啮合连接以驱动第一连接壳与第二连接壳相对转动，第二驱动件与第一连接壳固定连接，第二驱动件用于驱动连接轴转动。

本发明还提供一种原木卸载方法，包括以下步骤：

S1，扫描集装箱截面；

S2，将步骤S1的图像进行处理和分析；

S3，计算机械爪的移动参数；

S4，驱动机械爪移动至指定位置；

S5，再次扫描集装箱的截面；

S6，判断此时机械爪是否能准确抓取原木，若是，进行下一步，若否，跳转至S3；

S7，机械爪抓取原木；

S8，机械爪将原木抽出，并放置在所述滚筒上，机械爪张开并复位；

S9，远离集装箱的滚筒高度下降，原木倾斜并滑落。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：使用了基于视觉系统的机械爪来确定原木位置，并进行抓取，然后第二驱动机构驱动机械爪移动，将原木抽出，并通过两个支撑机构支撑原木，待原木全部抽出后，机械爪松开，远离集装箱的滚筒高度下降，原木倾斜并滑落下来，完成卸载。本装置大大地提高原木的卸载效率，降低作业人员的劳动强度，提升物流站场的现代化水平。

附图说明

图1是本发明提供的原木卸载装置的立体图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是本发明提供的原木卸载装置的正视图；

图4是本发明提供的原木卸载装置的第一驱动机构的爆炸视图；

图5是本发明提供的一种原木卸载方法的流程图；

附图标记：1-机架、2-第一驱动机构、3-支撑机构、4-机械爪、5-第二驱动机构、11-滑轨、21-第一驱动件、22-第一连接壳、23-第二连接壳、24-连接轴、25-第二驱动件、26-驱动齿轮、27-第二滚轮、31-滚筒、32-升降台、33-第三驱动机构、34-第一滚轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1和图2，本实施例提供了一种原木卸载装置，其包括机架1、第一驱动机构2、支撑机构3、机械爪4、第二驱动机构5以及视觉系统，其中：

请参阅图3和图4，第一驱动机构2与机架1连接，用于驱动机架1平移。具体来说，多个第一驱动机构2连接于机架1底部，第一驱动机构2包括第一驱动件21、第一连接壳22、第二连接壳23、连接轴24、第二驱动件25、驱动齿轮26以及第二滚轮27，第一驱动件21与第一连接壳22固定连接，第二滚轮27与第二连接壳23转动连接，连接轴24与第一连接壳22以及第二连接壳23转动连接，连接轴24与第二滚轮27间传动连接，驱动齿轮26与连接轴24同轴且转动连接，并与第二连接壳23固定连接，第一驱动件21驱动端与驱动齿轮26啮合连接以驱动第一连接壳22与第二连接壳23相对转动，第二驱动件25与第一连接壳22固定连接，第二驱动件25用于驱动连接轴24转动。第一驱动件21和第二驱动件25均为电机，第一驱动件21转动时，与之连接的齿轮转动，由于驱动齿轮26与第二连接壳23固定，此时第二连接壳23便相对第一连接壳22转动，实现第二滚轮27转向。

支撑机构3数量至少为二，且分别与机架1连接，支撑机构3包括滚筒31和升降台32，滚筒31转动连接在升降台32上，且两支撑机构3的滚筒31平行设置，本实施例中，滚筒31为侧面中间沿周向凹陷的圆筒形，可以防止原木从滚筒31两侧掉落，滚筒31与升降台32之间以轴承连接，升降台32则采用了剪叉式升降机，通过升降台32的升降可使滚筒31移动至指定位置。具体来说，支撑机构3还包括第三驱动机构33，升降台32与机架1滑动连接，且滑动方向沿两滚筒31连线方向，第三驱动机构33用于驱动升降台32沿两滚筒31连接方向移动。支撑机构3还包括第一滚轮34，第一滚轮34与升降台32底部转动连接，机架1包括滑轨11，两条滑轨11分别设置在机架1的两侧，第一滚轮34抵接于滑轨11，第三驱动机构33与至少一第一滚轮34连接，以驱动第一滚轮34转动，第三驱动机构33为电机，转动时带动第一滚轮34。另外需要说明的是，本装置采用双臂式结构，基于多次实验的数据，确定两个支撑滚筒31互相配合时的各项数据，通过计算机的准确控制保证了两臂不会发生碰撞，为防止特殊情况下系统出现数据错误导致两臂相撞，在两个支撑机构3上安装红外探测装置，当两臂间的距离小于设定的最小距离时，机构便会自动停止，降低了因一些不可抗力导致的损失，两臂的应用保证了装置有足够的力可以平稳地支撑起原木，配合导轨将它送去目的地，至于其控制系统采用现有的即可，此处不再赘述。

机械爪4与第二驱动机构5固定连接，机械爪4用于抓取原木，第二驱动机构5与机架1连接，用于驱动机械爪4升降以及沿两支撑机构3的两滚筒31连线移动。第二驱动机构5主要包括升降机构和平移机构两部分组成，升降机构采用液压驱动直接驱动机械爪4上下移动，平移机构数量为四个，分别位于机架1两侧的上方以及下方，平移机构则包括与滑轨11平行设置的齿条，通过一个装与齿条啮合的齿轮的电机转动，来驱动机械爪4移动。此两种结构均为现有技术常见的技术手段，此处不再赘述。

视觉系统用于采集原木与机械爪4的相对位置图像并控制机械爪4移动至原木位置。视觉系统包括摄像机、工控机、采集卡及运动卡等设备，其中摄像机被固定在机械爪4上跟随机械爪4一起移动。

请参阅图5，本发明还提供了一种原木卸载方法，其包括以下步骤：

S1，扫描集装箱截面；

S2，将上一步扫描的图像进行处理和分析；

S3，计算机械爪4的移动参数；

S4，驱动机械爪4移动至指定位置，由于机械爪的不能相对滚筒的轴向移动，若待抓取原木位置与此时机械爪的位置不对应，第一驱动机构会驱动机架移动，直至机械爪位置与待抓取原木位置相对应；

S5，再次扫描集装箱的截面；

S6，判断此时机械爪4是否能准确抓取原木，若是，进行下一步，若否，跳转至S3；

S7，机械爪4抓取原木；

S8，机械爪4将原木抽出，并放置在所述滚筒上，机械爪4张开并复位；

S9，远离集装箱的滚筒31高度下降，原木倾斜并滑落。

下面就本发明提供的原木卸载装置的工作过程作简要说明：当需要进行原木卸载作业时，人工将集装箱放置一定高度的支撑台上，而后工作人员在控制室内操控第一驱动机构2移动到需要卸载的集装箱前，进行微调使装置对准集装箱后，装置停止移动。待装置停稳后，第二驱动机构5驱动机械爪4向集装箱移动，到达指定位置后停止运动。视觉系统识别原木形状及位置，并驱动机械爪4移动至对应未位置，调整四爪的张开程度与角度，寻到最佳的下爪方式后，四爪收拢抓紧原木侧端。随后，第二驱动机构5带动夹有原木的机械爪4向后移动，将原木从集装箱中抽出。待原木分别抽出1/3和2/3位置时，原木下方的支撑滚筒31向上移动，在合适高度支撑住原木，并随着原木一起向后移动。当机械爪4移动到极限位置后，机械爪4松开并向上移动，远离集装箱的支撑滚筒31向下移动，使原木倾斜，原木依靠其重力滑出装置，随后各个机构移动到初始位置，完成一个工作循环，随后机械爪4继续移动到第二根原木的位置抽取原木，开始下一工作循环，直到原木全部从集装箱中抽出。

综上所述，本发明提供的一种原木卸载装置，使用了基于视觉系统的机械爪来确定原木位置，并进行抓取，然后第二驱动机构驱动机械爪移动，将原木抽出并，通过两个支撑机构支撑原木，待原木全部抽出后，机械爪松开，远离集装箱的滚筒高度下降，原木倾斜并滑落下来，完成卸载。本装置大大地提高原木的卸载效率，降低作业人员的劳动强度，提升物流站场的现代化水平。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种原木卸载装置，其特征在于，包括机架、第一驱动机构、支撑机构、机械爪、第二驱动机构以及视觉系统，其中：

所述第一驱动机构与所述机架连接，用于驱动所述机架平移；

所述支撑机构数量至少为二，所述支撑机构包括滚筒和升降台，所述升降台与所述机架连接，所述滚筒转动连接在所述升降台上，且两所述支撑机构的滚筒平行设置；

所述机械爪与所述第二驱动机构固定连接，所述机械爪用于抓取原木，所述第二驱动机构与所述机架连接，用于驱动所述机械爪升降以及沿两所述支撑机构的两所述滚筒连线移动；

所述视觉系统用于采集原木与所述机械爪的相对位置图像并控制机械爪移动至原木位置。

2.根据权利要求1所述的一种原木卸载装置，其特征在于，所述支撑机构还包括第三驱动机构，所述升降台与所述机架滑动连接，且滑动方向沿两所述滚筒连线方向，所述第三驱动机构连接所述升降台并用于驱动所述升降台沿两所述滚筒连线方向移动。

3.根据权利要求2所述的一种原木卸载装置，其特征在于，所述支撑机构还包括第一滚轮，所述第一滚轮与所述升降台底部转动连接，所述机架包括滑轨，所述第一滚轮抵接于所述滑轨，所述第三驱动机构与至少一所述第一滚轮连接，以驱动所述第一滚轮转动。

4.根据权利要求1所述的一种原木卸载装置，其特征在于，所述滚筒为侧面中间沿周向内凹陷的圆筒形。

5.根据权利要求1所述的一种原木卸载装置，其特征在于，多个所述第一驱动机构连接于所述机架底部，所述第一驱动机构包括第一驱动件、第一连接壳、第二连接壳、连接轴、第二驱动件、驱动齿轮以及第二滚轮，所述第一驱动件与所述第一连接壳固定连接，所述第二滚轮与所述第二连接壳转动连接，所述连接轴与所述第一连接壳以及所述第二连接壳转动连接，所述连接轴与所述第二滚轮间传动连接，所述驱动齿轮与所述连接轴同轴且转动连接，并与所述第二连接壳固定连接，所述第一驱动件驱动端与所述驱动齿轮啮合连接以驱动所述第一连接壳与所述第二连接壳相对转动，所述第二驱动件与所述第一连接壳固定连接，所述第二驱动件用于驱动所述连接轴转动。

6.一种原木卸载方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，扫描集装箱截面；

S2，将所述步骤S1扫描的图像进行处理和分析；

S3，计算所述机械爪的移动参数；

S4，驱动所述机械爪移动至指定位置；

S5，再次扫描集装箱的截面；

S6，判断此时所述机械爪是否能准确抓取原木，若是，进行下一步，若否，跳转至S3；

S7，所述机械爪抓取原木；

S8，所述机械爪将原木抽出，并放置在所述滚筒上，机械爪张开并复位；

S9，远离集装箱的滚筒高度下降，原木倾斜并滑落。

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