CN113021643A - 自动卸料方法和系统、以及作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了自动卸料方法和系统、以及作业机械。自动卸料方法包括：利用激光传感器检测料斗的上限位位置和料斗中的物料顶面位置；基于所述上限位位置和所述物料顶面位置，确定料斗中的物料高度；基于料斗中所述物料高度的变化，调整下料口向所述料斗中下料的速度。在本发明中，激光传感器发射的激光可以直接发射至料斗的顶部边界从而获取上限位位置，并且穿过料斗顶部的筛网发射至物料处从而获取物料顶面位置，这样不会受到料斗内环境的干扰且不会受限于使用场景和时间，并且准确性更高。

Description

自动卸料方法和系统、以及作业机械

技术领域

本发明涉及卸料控制领域，尤其涉及自动卸料方法和系统、以及作业机械。

背景技术

在目前的作业机械中，例如对于搅拌车而言，搅拌车与料斗之间的自动控制从两者是否通信可以分为单机自动控制和联合自动控制。单机自动控制是指搅拌车或者料斗通过超声波、摄像头或者料位传感器来单独检测各自卸料或者装料的速度的快慢来实现匀速卸料，以及识别空转或者堵转等异常操作。联合自动控制是指传感器采集料斗物料的高度后，将数据从搅拌车传送到料斗，或者从料斗传送到搅拌车，通过相关的自动控制算法来实现匀速卸料，以及识别空转或者堵转等异常操作，实现搅拌车和料斗的同时控制。

在这之中，搅拌车料位检测方法可以分为：料位传感器、超声波以及摄像头检测。具体来说，料位传感器安装在料斗的下限位和上限位，通过检测物料面的最低、最高值来控制卸料的速度；然而，料位传感器检测的方法只能测量两个极限值，控制方法简单，效果最差。超声波料位检测采用单点测量，能够测量料位面的具体高度，但是易受到料斗内环境的干扰，以及检测到料斗上方筛子造成误检。摄像头采用视觉检测料位高度，最大的受限于使用时间，夜晚操作时无法进行工作。

发明内容

本发明提供了自动卸料方法和系统、以及作业机械，用以解决现有技术中检测精度较差且受限于检测时间的缺陷。

本发明第一方面提供了一种自动卸料方法，包括：利用激光传感器检测料斗的上限位位置和料斗中的物料顶面位置；基于所述上限位位置和所述物料顶面位置，确定料斗中的物料高度；基于料斗中所述物料高度的变化，调整下料口向所述料斗中下料的速度。

根据本发明提供的自动卸料方法，所述利用激光传感器检测料斗的上限位位置和料斗中的物料顶面位置，具体包括：利用面激光传感器和/或线激光传感器扫描所述料斗的顶边缘获取所述料斗的顶部边界，并且扫描所述料斗的内部获取所述料斗中的物料顶面；以所述面激光传感器和/或线激光传感器的位置与所述顶部边界之间的距离作为所述上限位位置，并以所述面激光传感器和/或线激光传感器的位置与所述物料顶面之间的距离作为所述物料顶面位置。

根据本发明提供的自动卸料方法，所述基于所述上限位位置和所述物料顶面位置，确定料斗中的物料高度，具体包括：基于所述上限位位置与所述物料顶面位置之间的差值，确定所述物料高度。

根据本发明提供的自动卸料方法，所述基于料斗中所述物料高度的变化，调整下料口向所述料斗中下料的速度，具体包括：响应于所述料斗中的所述物料高度低于预设值，加大所述下料口的下料速度；或者响应于所述料斗中的所述物料高度高于预设值，降低所述下料口的下料速度。

根据本发明提供的自动卸料方法，还包括：驱动作业机械向所述料斗移动并开启所述激光传感器；响应于所述激光传感器检测到所述料斗，发出对准提示并显示激光图像；响应于接收到通过所述激光图像确认实现对准的信号，执行所述利用激光传感器检测料斗的上限位位置和料斗中的物料顶面位置的步骤。

本发明第二方面提供了一种自动卸料系统，包括：激光传感器，用于检测料斗的上限位位置和料斗中的物料顶面位置；控制器，用于接收所述上限位位置信息和所述物料顶面位置信息、基于所述上限位位置和所述物料顶面位置确定料斗中的物料高度、以及基于料斗中所述物料高度的变化调整下料口向所述料斗中下料的速度。

根据本发明提供的自动卸料系统，所述激光传感器为面激光传感器和/或线激光传感器，其中，所述面激光传感器和/或线激光传感器用于扫描所述料斗的顶边缘获取所述料斗的顶部边界，并且扫描所述料斗的内部获取所述料斗中的物料顶面；其中，所述控制器还用于以所述面激光传感器和/或线激光传感器的位置与所述顶部边界之间的距离确定所述上限位位置，并以所述面激光传感器和/或线激光传感器的位置与所述物料顶面之间的距离确定所述物料顶面位置。

根据本发明提供的自动卸料系统，所述控制器还用于基于所述上限位位置与所述物料顶面位置之间的差值确定所述物料高度。

根据本发明提供的自动卸料系统，所述控制器还用于响应于所述料斗中的所述物料高度低于预设值，加大所述下料口的下料速度；或者响应于所述料斗中的所述物料高度高于预设值，降低所述下料口的下料速度。

本发明第三方面提供了一种作业机械，包括如上所述的自动卸料系统，其中，所述自动卸料系统中的激光传感器设置在所述作业机械的下料口处。

本发明提供的自动卸料方法和系统中，不再使用常规的料位传感器、超声波传感器或者摄像头，而是采用激光传感器来进行料斗的上限位位置检测和料斗中的物料顶面位置检测。获取上限位位置和物料顶面位置后可以确定料斗中的物料高度，并且基于料斗中物料高度的变化可以调整下料口向料斗中下料的速度。在本发明中，激光传感器发射的激光可以直接发射至料斗的顶部边界从而获取上限位位置，并且穿过料斗顶部的筛网发射至物料处从而获取物料顶面位置，这样不会受到料斗内环境的干扰且不会受限于使用场景和时间，并且准确性更高。

进一步，在本发明提供的作业机械中，由于采用了如上所述的自动卸料系统，因此同样具备如上所述的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的自动卸料方法的示意性流程图之一；

图2是本发明提供的自动卸料方法的示意性流程图之二；

图3是本发明提供的自动卸料方法的示意性流程图之三；

图4是本发明提供的作业机械的结构示意图；

图5是图4中A区域的局部放大图；

附图标记：

100：自动卸料方法； S102～S106：各步骤；

200：作业机械； 202：激光传感器；

204：料斗； 206：下料口；

H1：上限位位置； H2：物料顶面位置；

H3：物料高度。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

现参见图1至图5对本发明的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特殊限定。

如图1所示并结合图4和图5，根据本发明第一方面的实施例，提供了一种自动卸料方法100。具体来说，该自动卸料方法100可以包括以下步骤：

S102：利用激光传感器202检测料斗204的上限位位置H1和料斗204中的物料顶面位置H2。

S104：基于上限位位置H1和物料顶面位置H2，确定料斗204中的物料高度H3。

S106：基于料斗204中物料高度H3的变化，调整下料口206向料斗204中下料的速度。

根据以上实施例可知，本发明提供的自动卸料方法100中，不再使用常规的料位传感器、超声波传感器或者摄像头，而是采用激光传感器202来进行料斗204的上限位位置H1检测和料斗204中的物料顶面位置H2检测。获取上限位位置H1和物料顶面位置H2后，可以确定料斗204中的物料高度H3，并且基于料斗204中物料高度H3的变化可以调整下料口206向料斗204中下料的速度。

在本发明中的实施例中，激光传感器202发射的激光可以直接发射至料斗204的顶部边界从而获取上限位位置H1，并且激光可以穿过料斗204顶部的筛网发射至物料处从而获取物料顶面位置H2，这样不会受到料斗204内环境的干扰且不会受限于使用场景和时间，并且准确性更高。

在此需要指出的是，本发明中所述的物料可以包括液体物料、固定物料或者固液混合物料。该自动卸料方法100可以应用于以上所述的各种物料环境中。在一个实施例中，该自动卸料方法100可以应用在搅拌车上，此时物料可以为呈胶凝状态或呈悬浊状态的混凝土。在其他实施例中，该自动卸料方法100也可以应用在其他作业机械上，例如翻斗自卸车、各种罐车等。此外在可选的实施例中，该自动卸料方法100还可以应用于诸如料仓、各类仓储设备上。换句话说，本发明提供的自动卸料方法100并不局限于某种特定的应用环境。

进一步地，在本发明的实施例中，结合图1和图2所示并结合图5，利用激光传感器202检测料斗204的上限位位置H1和料斗204中的物料顶面位置H2的步骤可以具体包括：

利用面激光传感器和/或线激光传感器扫描料斗204的顶边缘从而获取料斗204的顶部边界，并且扫描料斗204的内部从而获取料斗204中的物料顶面。

然后，以面激光传感器和/或线激光传感器的位置与顶部边界之间的距离作为上限位位置H1，并以面激光传感器和/或线激光传感器的位置与物料顶面之间的距离作为物料顶面位置H2。

进一步地，在本发明的方法中，可以基于上限位位置H1与物料顶面位置H2之间的差值，确定如上所述的物料高度H3。

具体来说，在该实施例中，如图5的实施例所示，可以通过计算公式H3＝H2-H1来计算物料高度H3。换句话说，在该实施例中物料高度H3指的是物料顶面位置与上限位位置之间的距离。

在该实施例中，面激光传感器可以发射出面激光，面激光以立体的形式覆盖料斗204。其中一部分激光束发射至料斗204的顶边缘，从而可以获取料斗204的顶部边界；另一部分激光束发射至料斗204的内部，从而可以获取料斗204中的物料顶面位置。或者如果采用线激光传感器的方式，则其可以发出多束线激光从而获取多组数据。类似地，其中一部分激光束发射至料斗204的顶边缘，从而可以获取料斗204的顶部边界；另一部分激光束发射至料斗204的内部，从而可以获取料斗204中的物料顶面位置。这样，在本发明的实施例中，由于采用面激光传感器和/或线激光传感器进行检测，与采用单点测量的超声波料面检测相比，能够有效避免料斗204顶部的筛网的阻挡，不会受到料斗环境的干扰且不会出现误检。在此需要指出的是，在本发明的实施例中，可以单独使用面激光传感器来进行检测、也可以单独使用线激光传感器来进行检测、或者可以将二者结合共同进行检测。这可以根据具体使用情况和需求而定，本发明不局限于某种特定的实施方式。

进一步参见图2，在本发明的一个实施例中，当检测到料斗204中的物料高度H3低于预设值时，可以加大下料口206的下料速度，从而使得料斗204内的物料高度H3适度上升。而当检测到料斗204中的物料高度H3高于预设值时，可以降低下料口206的下料速度，从而使得料斗204内的物料高度H3适度下降或保持原状。

换句话说，当激光传感器202开启后，可以测量料斗204内部物料的高度以及料斗204的上限位，然后将物料高度H3发送给控制器，通过控制器设定的料位高度预设值进行控制，使得料斗204的料位保持在一个理想的高度。在图3所示的实施例中，示意性地示出了其中一种具体的算法流程；但是应当理解的是，以上所述及如图所示仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特殊限定。

继续参见图2，在本发明的一个实施例中，自动卸料方法100还可以包括以下步骤：

驱动作业机械200向料斗204移动并开启激光传感器202。

当激光传感器202检测到料斗204时，发出对准提示并向驾驶员显示激光图像。

在接收到通过激光图像确认已实现对准的信号之后，执行如上所述的利用激光传感器202检测料斗204的上限位位置H1和料斗204中的物料顶面位置H2的步骤。

根据以上实施例，在具体操作过程中，以将自动卸料方法100应用在作业机械200(例如搅拌车)上为例，首先可以执行对准步骤。具体来说，驾驶员驾驶作业机械200移动到料斗204附近，打开激光传感器202。然后，驾驶员驾驶作业机械200继续后退，激光传感器202检测到料斗204时，通知作业机械200的驾驶员已经实现对准。接下来，可以执行确认步骤，即驾驶员通过激光图像确认已经对准，并开启自动卸料操作。在此过程中，驾驶员在进行确认时，如果激光传感器202已经实现对准，则直接执行卸料操作即可；而如果驾驶员通过激光图像发现仍存在一定偏差，也可以继续驾驶作业机械200进行适度移动，从而实现对准。由此，使得对准操作更加精确。

综上所述，在本发明实施例提供的自动卸料方法100中，该自动卸料方法100采用激光传感器检测料斗内部物料高度，将距离料斗上沿距离值发送给作业机械200，通过作业机械200的自动卸料系统实现料斗内物料料位保持在一个固定的高度，提高作业机械卸料的效率以及料斗的利用率。进一步，利用面激光传感器和/或线激光传感器能够测量更多的物料高度，通过算法来计算物料的正确高度，测量更加精确。此外，面激光传感器和线激光传感器能够穿透料斗上方的筛网，对料面高度进行真实的测量，并且使用场景不受白天夜晚的影响。在实际应用时，本发明采用单机自动控制，无需与料斗端进行通信，使作业机械的适用场景更加的广泛。

另一方面，本发明的实施例还提供了一种自动卸料系统。总的来说，该自动卸料系统可以包括激光传感器202以及控制器。

具体来说，激光传感器202可以用于检测料斗204的上限位位置H1和料斗204中的物料顶面位置H2。控制器可以用于接收上限位位置信息和物料顶面位置信息、基于上限位位置H1和物料顶面位置H2确定料斗204中的物料高度H3、以及基于料斗204中物料高度H3的变化调整下料口206向料斗204中下料的速度。

在本发明的一个实施例中，激光传感器202可以选用面激光传感器和/或线激光传感器，例如TOF激光传感器。具体来说，面激光传感器和/或线激光传感器可以用于扫描料斗204的顶边缘以获取料斗204的顶部边界，并且可以扫描料斗204的内部以获取料斗204中的物料顶面。在该实施例中，控制器还可以用于以面激光传感器和/或线激光传感器的位置与顶部边界之间的距离确定如上所述的上限位位置H1，并以面激光传感器和/或线激光传感器的位置与物料顶面之间的距离确定物料顶面位置H2。在此过程中，控制器可以基于上限位位置H1与物料顶面位置H2之间的差值确定如上所述的物料高度H3。例如，可以通过计算公式H3＝H2-H1来计算物料高度H3。

在本发明的进一步实施例中，控制器可以响应于料斗204中的物料高度H3低于预设值，加大下料口206的下料速度；或者响应于料斗204中的物料高度H3高于预设值，降低下料口206的下料速度。

在本发明实施例提供的自动卸料系统中，该自动卸料系统采用激光传感器检测料斗内部物料高度，将距离料斗上沿距离值发送给控制器，通过自动卸料系统实现料斗内物料料位保持在一个固定的高度，提高作业机械卸料的效率以及料斗的利用率。进一步，利用面激光传感器和/或线激光传感器能够测量更多的物料高度，通过算法来计算物料的正确高度，测量更加精确。此外，面激光传感器和线激光传感器能够穿透料斗上方的筛网，对料面高度进行真实的测量，并且使用场景不受白天夜晚的影响。在实际应用时，本发明采用单机自动控制，无需与料斗端进行通信，使搅拌车的适用场景更加的广泛。

此外，在本发明实施例的第三方面中，如图4所示，还提供了一种作业机械200。该作业机械200可以包括如上所述的自动卸料系统。具体来说，自动卸料系统中的激光传感器202可以设置在作业机械200的下料口206处。

在本发明实施例提供的作业机械中，由于采用了如上所述的自动卸料系统，因此同样具备如上所述的优势。

此处应当理解的是，如上所述在本发明的实施例中，作业机械200可以例如为搅拌车。在其他实施例中，作业机械也可以是其他任何能够应用本发明的方法及系统的作业机械，例如翻斗自卸车、各种罐车等。此外，在可选的实施例中，作业机械也可以是在诸如料仓等场合使用的运料卸料设备。换句话说，作业机械200的具体类型和种类不对本发明构成任何限制。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种自动卸料方法，其特征在于，包括：

利用激光传感器检测料斗的上限位位置和料斗中的物料顶面位置；

基于所述上限位位置和所述物料顶面位置，确定料斗中的物料高度；

基于料斗中所述物料高度的变化，调整下料口向所述料斗中下料的速度。

2.根据权利要求1所述的自动卸料方法，其特征在于，所述利用激光传感器检测料斗的上限位位置和料斗中的物料顶面位置，具体包括：

利用面激光传感器和/或线激光传感器扫描所述料斗的顶边缘获取所述料斗的顶部边界，并且扫描所述料斗的内部获取所述料斗中的物料顶面；

以所述面激光传感器和/或线激光传感器的位置与所述顶部边界之间的距离作为所述上限位位置，并以所述面激光传感器和/或线激光传感器的位置与所述物料顶面之间的距离作为所述物料顶面位置。

3.根据权利要求1所述的自动卸料方法，其特征在于，所述基于所述上限位位置和所述物料顶面位置，确定料斗中的物料高度，具体包括：

基于所述上限位位置与所述物料顶面位置之间的差值，确定所述物料高度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的自动卸料方法，其特征在于，所述基于料斗中所述物料高度的变化，调整下料口向所述料斗中下料的速度，具体包括：

响应于所述料斗中的所述物料高度低于预设值，加大所述下料口的下料速度；或者

响应于所述料斗中的所述物料高度高于预设值，降低所述下料口的下料速度。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的自动卸料方法，其特征在于，还包括：

驱动作业机械向所述料斗移动并开启所述激光传感器；

响应于所述激光传感器检测到所述料斗，发出对准提示并显示激光图像；

响应于接收到通过所述激光图像确认实现对准的信号，执行所述利用激光传感器检测料斗的上限位位置和料斗中的物料顶面位置的步骤。

6.一种自动卸料系统，其特征在于，包括：

激光传感器，用于检测料斗的上限位位置和料斗中的物料顶面位置；

控制器，用于接收所述上限位位置信息和所述物料顶面位置信息、基于所述上限位位置和所述物料顶面位置确定料斗中的物料高度、以及基于料斗中所述物料高度的变化调整下料口向所述料斗中下料的速度。

7.根据权利要求6所述的自动卸料系统，其特征在于，所述激光传感器为面激光传感器和/或线激光传感器，

其中，所述面激光传感器和/或线激光传感器用于扫描所述料斗的顶边缘获取所述料斗的顶部边界，并且扫描所述料斗的内部获取所述料斗中的物料顶面；

其中，所述控制器还用于以所述面激光传感器和/或线激光传感器的位置与所述顶部边界之间的距离确定所述上限位位置，并以所述面激光传感器和/或线激光传感器的位置与所述物料顶面之间的距离确定所述物料顶面位置。

8.根据权利要求6所述的自动卸料系统，其特征在于，所述控制器还用于基于所述上限位位置与所述物料顶面位置之间的差值确定所述物料高度。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的自动卸料系统，其特征在于，所述控制器还用于响应于所述料斗中的所述物料高度低于预设值，加大所述下料口的下料速度；或者响应于所述料斗中的所述物料高度高于预设值，降低所述下料口的下料速度。

10.一种作业机械，其特征在于，包括权利要求6至9中任一项所述的自动卸料系统，其中，所述自动卸料系统中的激光传感器设置在所述作业机械的下料口处。

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