CN114435976B - 一种集装箱自动装箱系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种集装箱自动装箱系统及方法，其系统包括：堆放小车及集装箱；所述堆放小车包括机体、对接模块、送料模块、码料模块及控制模块，所述对接模块，用于将所述堆放小车与所述集装箱进行对接；所述送料模块，用于采集所述集装箱的基本参数；所述控制模块，用于基于所述基本参数和预设的码料花型构建码料模型，并基于所述码料模型生成送料控制指令和码料控制指令；所述送料模块，还用于基于所述送料控制指令将待码放的料垛运输进所述集装箱内；所述码料模块，用于接收所述送料模块运输的料垛，并基于所述码料控制指令执行码料操作。本申请具有减少人工操作流程，节省了人力资源和时间，从而提高了集装箱装箱效率的效果。

Description

一种集装箱自动装箱系统及方法

技术领域

本申请涉及物流运输的技术领域，尤其是涉及一种集装箱自动装箱系统及方法。

背景技术

生产企业制造出的产品需要物流传递到客户时，一般采用集装箱装货，并通过货车对集装箱进行运输。

随着经济和科技水平的快速发展，物流行业无论是仓储还是运输环节，均达到较高的自动化水平，但是装车环节自动化技术仍然普遍较为落后，常用办法是采用人工将货物装进集装箱，并在集装箱内进行码放。

针对上述中的相关技术，发明人认为，人工对货物进行码放，需要多个工作人员进行协同作业，这种方法比较耗费人力和时间，导致装车效率较低。

发明内容

为了提高集装箱货物的装箱效率，本申请提供一种集装箱自动装箱系统及方法。

第一方面，本申请提供一种集装箱自动装箱系统，采用如下的技术方案：

一种集装箱自动装箱系统，包括：

堆放小车及集装箱；

所述堆放小车包括机体、对接模块、送料模块、码料模块及控制模块，所述对接模块设置在机体上，所述送料模块设置在机体上方，所述码料模块设置在所述送料模块的一侧；

所述控制模块与所述送料模块及所述码料模块连接；

所述对接模块，用于将所述堆放小车与所述集装箱进行对接；

所述送料模块，用于采集所述集装箱的基本参数；

所述控制模块，用于基于所述基本参数和预设的码料花型构建码料模型，并基于所述码料模型生成送料控制指令和码料控制指令；

所述送料模块，还用于基于所述送料控制指令将待码放的料垛运输进所述集装箱内；

所述码料模块，用于接收所述送料模块运输的料垛，并基于所述码料控制指令执行码料操作。

通过采用上述技术方案，堆放小车和集装箱通过对接模块进行对接后，送料模块检测集装箱的基本参数，控制模块根据集装箱的基本参数和预设的码料花型构建码料模型，控制单元根据码料模型生成送料控制指令和码料控制指令，送料模块根据送料控制指令将料垛运输至集装箱内，码料模块根据码料控制指令对料垛进行码放。能够根据集装箱的基本参数和实际装箱情况构建对应的码料模型，送料模块和码料模块根据码料模型实现自动装箱操作，减少了人工操作的流程，节省了人力资源和时间，提高了集装箱装箱的效率。

可选的，所述送料模块包括：

支撑单元，所述支撑单元与所述机体滑动连接，在所述堆放小车与所述集装箱对接完成后，所述支撑单元能够沿所述集装箱的长度方向进行延伸和收缩，所述支撑单元对所述送料模块和码料模块提供支撑；

检测单元，所述检测单元设置在所述支撑单元上，所述检测单元与所述支撑单元检测所述集装箱的基本参数，所述检测单元还与所述控制模块连接，用于将采集的基本参数发送至所述控制模块。

通过采用上述技术方案，在送料开始前，支撑单元和检测单元配合作用对集装箱的基本参数进行测量，检测单元将检测的基本参数发送至控制模块，便于根据不同规格的集装箱构建不同的码料模型；支撑单元与机体滑动连接，能够沿机体的长度方向延伸至集装箱内，方便向集装箱内运输料垛。

可选的，所述送料模块还包括：

放料单元，所述放料单元设置在所述机体的一端，所述放料单元用于接收待码放的料垛；

输送单元，所述输送单元与所述放料单元连接，所述输送单元能够跟随所述支撑单元沿所述集装箱的长度方向进行延伸和收缩，所述输送单元用于接收所述放料单元上的料垛并基于所述送料控制指令将料垛运输至所述集装箱内；

以及转向单元，所述转向单元设置在所述输送单元上，所述转向单元用于接收所述输送单元运输的料垛，并基于所述送料控制指令对料垛执行转向操作。

通过采用上述技术方案，输送单元将待码放的料垛运输进集装箱内，转向单元根据送料控制指令对料垛的方向进行调整，方便码料模块码放料垛。

可选的，所述控制模块包括：

模型库单元，所述模型库单元用于存放预设的码料花型；

获取单元，所述获取单元与所述模型库单元及所述检测单元连接，所述获取单元用于接收所述检测单元发出的所述基本参数，以及从所述模型库单元内获取预设的码料花型，并对所述基本参数和预设的码料花型进行初步整理，输出模型参数；

处理单元，所述处理单元与所述获取单元连接，所述处理单元用于基于所述模型参数构建码料模型；

以及控制单元，所述控制单元与所述处理单元连接，所述控制单元用于根据所述处理单元构建的码料模型生成送料控制指令和码料控制指令。

通过采用上述技术方案，处理单元根据集装箱的基本参数和根据实际情况选择的码料花型构建码料模型，控制单元根据码料模型生成相应的送料控制指令和码料控制指令，控制送料模块和码料模块根据控制指令来执行相应的操作，减少了人工操作流程，节省了人力资源和时间。

可选的，所述码料模块包括：

导向单元，所述导向单元包括导向架、转动架和升降架，所述导向架与所述支撑单元内的支撑架滑动连接，所述转动架与所述导向架滑动连接，所述升降架和所述转动架转动连接，所述升降架上滑动连接有卡接件，所述导向单元用于基于所述码料控制指令将所述卡接件移动至指定位置；

以及取放单元，所述取放单元与所述卡接件固定连接，所述取放单元用于在所述导向单元的作用下抓取所述输送单元运输的料垛，并基于所述码料控制指令在所述导向单元的作用下对料垛进行码放。

通过采用上述技术方案，导向单元实现了取放单元的多维度方位调整，能够使取放单元上的料垛按照构建的模型进行码放。

可选的，所述对接模块包括：

移动单元，所述移动单元包括设置在所述堆放小车周壁的多个移动件，所述移动件用于对所述堆放小车进行支撑和移动；

抵接单元，所述抵接单元固定连接在所述机体上沿所述机体长度方向的一端，所述抵接单元用于将所述堆放小车的一端和所述集装箱进行对接；

以及卡接单元，所述卡接单元设置在所述支撑架的两侧，所述卡接单元用于对所述堆放小车和所述集装箱进行卡接固定。

通过采用上述技术方案，对堆放小车和集装箱进行对接并加固，减少在送料或者码料过程中堆放小车与集装箱之间脱离的可能性。

第二方面，本申请还提供一种集装箱自动装箱方法，采用如下的技术方案：

一种集装箱自动装箱方法，应用于上述的集装箱自动装箱系统，包括以下步骤：

当所述堆放小车与所述集装箱对接完成后，采集所述集装箱的基本参数；

基于所述基本参数和预设的码料花型构建码料模型，基于所述码料模型生成送料控制指令和码料控制指令；

基于所述送料控制指令将待码放的料垛运输至所述集装箱内；

基于所述码料控制指令对所述料垛执行码放操作。

通过采用上述技术方案，基于基本参数和码料花型构建码料模型，能够根据集装箱的规格型号以及根据实际情况选择的码料花型构建码料模型，更加贴合实际情况，根据构建的码料模型生成送料控制指令和码料控制指令，送料模块基于送料控制指令将料垛运输进集装箱内，码料模块基于码料控制指令执行码料操作，减少了人工操作的流程，节省了人力资源和时间，同时提高了集装箱的装箱效率。

可选的，所述基于所述码料模型生成送料控制指令和码料控制指令包括以下步骤：

基于所述基本参数确定送料距离，基于所述预设的码料花型确定送料角度和码料距离；

基于所述送料距离和所述送料角度生成送料控制指令，基于所述码料距离生成码料控制指令。

可选的，所述基于所述送料控制指令将待码放的料垛运输至所述集装箱内包括以下步骤：

接收待码放的料垛，并根据所述送料控制指令将所述料垛运输至指定位置；

基于所述送料控制指令对所述料垛的送料角度进行调整。

可选的，所述基于所述码料控制指令对所述料垛进行码放包括以下步骤：

接收调整送料角度后的料垛，并根据码料控制指令将所述料垛移动至指定位置；

根据所述码料控制指令执行码料操作。

附图说明

图1是本申请实施例中一种集装箱自动装箱系统的整体结构示意图。

图2是本申请实施例中一种集装箱自动装箱系统中堆放小车的结构示意图。

图3是本申请实施例中一种集装箱自动装箱系统中送料模块、码料模块以及控制模块的模块结构示意图。

图4是本申请实施例中一种集装箱自动装箱系统中堆放小车的上视结构示意图。

图5是本申请实施例中一种集装箱自动装箱系统中模型库单元中存放的三种码料花型。

图6是本申请实施例中一种集装箱自动装箱系统中的一种码料模型。

图7是本申请实施例中一种集装箱自动装箱方法的整体流程示意图。

图8是本申请实施例中一种集装箱自动装箱方法中步骤S210-步骤S220的流程示意图。

图9是本申请实施例中一种集装箱自动装箱方法中步骤S310-步骤S320的流程示意图。

图10是本申请实施例中一种集装箱自动装箱方法中步骤S410-步骤S420的流程示意图。

附图标记说明：

1、堆放小车；11、机体；12、对接模块；121、移动单元；122、抵接单元；123、卡接单元；13、送料模块；131、支撑单元；1311、支撑架；1312、安装杆；132、检测单元；133、放料单元；134、输送单元；135、转向单元；1351、转向轮；14、码料模块；141、导向单元；1411、导向架；1412、转动架；1413、升降架；142、取放单元；15、控制模块；151、模型库单元；152、获取单元；153、处理单元；154、控制单元；2、集装箱。

具体实施方式

以下结合附图1-10对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种集装箱自动装箱系统,参照图1，包括堆放小车1和集装箱2，集装箱2由货车载运至货仓或者货场进行装填，堆放小车1用于将待码放的料垛运输进集装箱2内并进行码放。

其中，参照图2和图3，堆放小车1包括包括机体11、对接模块12、送料模块13、码料模块14及控制模块15，对接模块12用于将堆放小车1和货车上的集装箱2进行对接，送料模块13用于将待码放的料垛运输至集装箱2内，码料模块14用于将送料模块13运输的料垛进行码放，控制模块15用于构建码料模型，并基于构建的码料模型生成送料控制指令和码料控制指令。

具体地，参照图2，对接模块12包括有移动单元121、抵接单元122和卡接单元123，其中，移动单元121用于对机体11进行支撑和移动，抵接单元122设置在机体11的一端，并与机体11固定连接，用于搭接堆放小车1和集装箱2，卡接单元123用于加固堆放小车1与集装箱2之间的连接。

更具体地，移动单元121包括有多个设置在机体11周壁的移动件，在本实施例中，移动件可以为连接有动力的万向轮，移动件设置有四个，在与集装箱2进行对接时，通过万向轮将堆放小车1移动至集装箱2处。移动单元121还包括有升降件，升降件设置在移动件的上方，用于控制堆放小车1的高度，便于与集装箱2进行对接。

更具体地，在本实施例中，抵接单元122为设置在机体11一端的抵接板，抵接板与机体11一体设置，当堆放小车1通过移动单元121移动至集装箱2处时，将抵接板置于集装箱2底板的上方，此时通过升降件调整移动件的高度，直至抵接板的底面与集装箱2底板抵接。还可以将靠近集装箱2的两个移动件升起，使得堆放小车1与集装箱2的连接由抵接板和远离集装箱2的两个移动件实现，堆放小车1和集装箱2的连接更加稳固。

更具体地，卡接模块包括设置在机体11两侧的卡接件和驱动件，在本实施例中，卡接件为卡爪，驱动件为气缸，当堆放小车1与集装箱2建立连接后，驱动件驱动卡接件对集装箱2的侧板进行夹紧，提高堆放小车1与集装箱2的连接强度。

具体地，参照图2和图3，送料模块13包括支撑单元131、检测单元132、放料单元133、输送单元134和转向单元135，放料单元133用于接收待码放的料垛，输送单元134用于将料垛运输进集装箱2内，转向单元135用于调整料垛的码放方向。

具体地，参照图2和图4，支撑单元131设置在机体11上方，并与机体11滑动连接。检测单元132设置在支撑单元131上，用于获取集装箱2的基本参数。

更具体地，在本实施例中，支撑单元131为设置在机体11上的支撑架，支撑架包括有轨道架和安装杆1311支撑架；1312，安装杆1311支撑架；1312设置在轨道架靠近集装箱2的一端，轨道架与机体11滑动连接，器轨道架能够从机体11上方延伸至集装箱2内，并沿集装箱2的长度方向进行延伸和收缩，轨道架为送料模块13和码料模块14提供移动平台。在机体11上设置有用于支撑架进行延伸和收缩的驱动设备，用于基于送料控制指令将支撑架延伸至集装箱2内部，通过驱动设备转动的圈数能够得知支撑架的移动距离，以配合送料单元的送料操作。

更具体地，在本实施例中，检测单元132包括设置在安装杆1312上的触碰开关，触碰开关固定在安装杆1312远离堆放小车1的一侧。集装箱2的基本参数为集装箱2的内长*内宽，由于集装箱2的内宽一般是2.3米，因此本实施例中检测的基本参数主要为集装箱2的内长。

以堆放小车1的初始位置为坐标原点建立坐标系，在堆放小车1和集装箱2对接完成后，控制支撑架沿集装箱2的长度方向向集装箱2内部延伸，直至安装杆1312与集装箱2的内壁抵接，触发触碰开关，此时获取支撑架移动的距离，即为集装箱2的内长。

更具体地，输送单元134包括传送辊，传送辊整体呈卷盘状置于机体11内部，以适应支撑架的延伸和收缩，在支撑架延伸至集装箱2内部时，传送辊能够展开并跟随支撑架的顶端进行移动。在机体11上设置有驱动设备，用于驱动传送辊的转动，从而能够对料垛进行运输。

更具体地，转向单元135置于机体11上方并与输送单元134的一端连接，转向单元135用于接收输送单元134输送的料垛。在本实施例中，转向单元135包括有转向轮1351和驱动转向轮1351转动的驱动电机。驱动电机接收送料控制指令，并基于送料控制指令对放置在转向轮1351上的料垛执行转向操作。

具体地，参照图2和图3，码料模块14包括导向单元141和取放单元142，其中，取放单元142用于在导向单元141的作用下取走转向单元135上的料垛，并将料垛码放在集装箱2内。

更具体地，在支撑架上的前端设置有活动区域，用于导向单元141和取放单元142的移动。在本实施例中，导向单元141包括导向架1411、转动架1412和升降架1413，其中，导向架1411的长度方向与支撑架的长度方向垂直，导向架1411的两端与支撑架滑动连接，导向架1411能够实现取放单元142沿支撑架长度方向上的移动。转动架1412设置导向架1411上，在本实施例中，转动架1412包括有底盘和转动盘，底盘与导向架1411滑动连接，底盘能够沿导向架1411的长度方向移动。转动盘与底盘转动连接，因此能够实现取放单元142的转动。升降架1413设置在转动盘的上方，升降架1413竖直设置，在升降架1413上滑动连接有卡接件，在本实施例中，卡接件为活动板，活动板能够在升降架1413上沿竖直方向进行移动。在本实施例中，取放单元142包括平行设置的两个货叉，货叉与卡接件焊接，因此货叉能够跟随卡接件的移动而移动。

更具体地，参照图4，以活动区域建立xy轴坐标系，为了方便说明，以下提到的上、下、左、右、顺时针、逆时针等，都以图4中为准。当货叉朝向集装箱2时，货叉从转向单元135叉取并码放料垛的执行动作为：

导向架1411向左移动至与y轴贴合；

转动架1412沿导向架1411向下移动至原点处；

转动架1412带动货叉逆时针转动90度，使得货叉的指向与y轴方向一致；

导向架1411沿x轴方向向右移动至活动区域的边缘处；

转动架1412带动货叉继续沿逆时针转动90度，此时货叉朝向转向单元135上的料垛；

转动架1412向上移动至导向架1411的中心位置；

升降架1413调整货叉的高度；

导向架1411沿x轴方向向左移动，使得货叉插入托盘中；

升降架1413升起货叉，使货叉叉起料垛；

转动架1412沿导向架1411向下移动至原点处，转动架1412控制货叉顺时针转动180度；

导向架1411和转动架1412配合作用将料垛移动至指定位置；

升降架1413下降货叉，将料垛码放在集装箱2内；

导向架1411向左移动，脱离料垛。

此处仅是举出一种执行动作，在实际过程中，还可以采用其他可执行的方式。

具体地，参照图3，控制模块15包括有模型库单元151、获取单元152、处理单元153以及控制单元154，其中，模型库单元151用于存放预设的码料花型，获取单元152用于接收检测单元132测得的基本参数和模型库单元151内的码料花型，处理单元153用于基于基本参数和预设的码料花型构建码料模型，控制单元154用于基于构建的码料模型生成送料控制指令和码料控制指令。

在货物运输或者仓库存储过程中，通常将货物堆叠在栈板或托盘上，形成料垛，用栈板或托盘作为支撑载体，方便运输或存储。由于集装箱2的尺寸一般是标准的，例如集装箱2的长*宽为：12.0米*2.3米、6.0米*2.3米等等，而在特定的生产厂家中，生产的货物尺寸一定，与其适应的托盘的尺寸也是一定的，例如，托盘的长*宽为1.2米*1.0米，因此，如何合理根据运输需要构建码料模型显得尤为重要。为了方便说明，本实施例以内长*内宽为12.0米*2.3米的集装箱2和长*宽为1.2米*1.0米的托盘为例进行阐述。

更具体地，模型库单元151内存放有预设的码料花型，参照图5，在模型库单元151中共存放有ABC三类码料花型。其中：

A类码料花型，料垛的长度方向与集装箱的长度方向平行，能够沿集装箱的长度方向并行放置两个料垛；

B类码料花型，并行放置两个料垛，其中一个托盘的长度方向与集装箱的长度方向平行，另一个托盘的长度方向与集装箱的宽度方向平行，一次摆放；

C类码料花型，四个料垛为一组，四个料垛首尾相接，形成环形花型。

更具体地，获取单元152与检测单元132和模型库单元151连接，在本实施例中，获取单元152获取集装箱2的基本参数和工作人员选择的码料花型，并进行初步整理。

例如，检测单元132集装箱2的基本参数为12.0米*2.3米，获取单元152获取集装箱2的基本参数后，获取单元152输出信号1；检测单元132集装箱2的基本参数为6.0米*2.3米，获取单元152输出2。

获取单元152可以包括多个输入装置，例如按钮、键盘等，获取码料花型后，通过输入装置选择对应的码料花型，例如，工作人员选择A类码料花型，则按压A按键，获取单元152输出信号A；工作人员选择B类码料花型，则按压B按键，获取单元152输出信号B；工作人员选择C类码料花型，则按压C按键，获取单元152输出信号C。

实际中，虽然集装箱的长度为12.0米，但由于集装箱的箱体及箱门的厚度原因，实际内长不足12.0米，大概为11.94-11.97米之间，因此：

采用A类码料花型构建的码料模型，最多放置18个料垛；

采用B类码料花型构建的码料模型，最多放置20个料垛；

采用C类码料花型构建的码料模型，最多放置20个料垛。

为了能够使集装箱的装载量更多，针对12.0米的集装箱，本申请还提供一种码料模型，结合ABC三种码料花型，参照图6，能够使得集装箱装载21个料垛，更加节省空间。

具体地，控制单元154与处理单元153连接，在处理单元153构建好码料模型后，控制单元154根据构建的码料模型生成送料控制指令和码料控制指令，送料控制指令包括有送料距离和送料角度，码料控制指令包括码料距离。

更具体地，送料距离为料垛在送料模块13将料垛运输的距离。以图6中的码料模型为例，由上述可知，若码料方向为图6中自左向右方向，则在第一次码放上排料垛时，送料距离为12-1.2+堆料小车的长度，若堆料小车长度为6米，则料垛送料距离为16.8米。

更具体地，送料角度表示料垛在码放时需要调整的角度，送料角度同样根据码料模型确定，由图6中的码料模型为例，若送料模块13接收到料垛时，料垛托盘的摆放方向为：托盘的长度方向与集装箱2的长度方向平行，则可以直接将该料垛码放在上排，此时送料角度为0度；当需要将料垛按照不同方向码放时，需要将托盘转动90度，使得托盘的宽度方向与集装箱2的长度方向平行，再进行码放，即确定料垛的送料角度为90度。

更具体地，送料模块13在执行送料控制指令前，支撑单元131已经延伸至集装箱2内部远离堆放小车1的内壁处，此时，堆放小车1的长度加上支撑单元131在集装箱2内部的长度为6+12=18米，例如，首先码放下排料垛，送料模块13接收到送料控制指令后，确定第二送料距离为17米，则支撑单元131退回1.0米，输送单元134将料垛运输至转向单元135。当需要对料垛进行转向时，控制转向单元135对料垛执行转向操作，例如，码放完下排料垛后，需要码放上排料垛，则需要将料垛转动90度，转向单元135的驱动电机接收到送料控制指令后，驱动转动轮转动90度，以供码料模块14码放。

更具体地，码料距离为码放料垛时，码放上排和下排料垛时，沿集装箱2宽度方向移动的距离。同样由图6中的码料模型为例，首次码放左侧下排料垛时，取放单元142距离较近的集装箱2的侧壁距离为1.2/2=0.6米，此时麻辣料距离为0.6米。在下排料垛码放完成后，需要对上排料垛进行码放时，需要取放单元142沿集装箱2宽度方向移动的距离D，D=1.2/2+1.0/2=1.1米，即码料距离为0.6+1.1=1.7米。

更具体地，当码料模块14接收到码料控制指令后，例如，首次码放下排料垛时，将取放单元142调整至与距离较近的集装箱2的侧壁距离为1.2/2=0.6米，进行首次码料。在下排料垛码放完成后，需要对上排料垛进行码放时，取放单元142叉取料后，相较于码放下排料垛时的位置沿集装箱2宽度方向向上移动1.1米，执行上排料垛的码放。

本申请实施例一种集装箱自动装箱系统的实施原理为：堆放小车1和集装箱2通过对接模块12进行对接后，送料模块13检测集装箱2的基本参数，处理单元153根据集装箱2的基本参数和预设的码料花型构建码料模型，控制单元154根据码料模型生成送料控制指令和码料控制指令，送料模块13根据送料控制指令将料垛运输至集装箱2内，码料模块14根据码料控制指令对料垛进行码放。

本申请还公开一种集装箱自动装箱方法，应用于上述的集装箱自动装箱系统，参照图7-图10（涉及系统结构的部分实施例仍可参照图1-图6），包括以下步骤：

S100、当所述堆放小车1与所述集装箱2对接完成后，采集所述集装箱2的基本参数；

S200、基于所述基本参数和预设的码料花型构建码料模型，基于所述码料模型生成送料控制指令和码料控制指令；

S300、基于所述送料控制指令将待码放的料垛运输至所述集装箱2内；

S400、基于所述码料控制指令对所述料垛执行码放操作。

具体地，步骤S100中，由于不同货车运输的集装箱2的型号不同，因此需要对集装箱2的基本参数进行采集，集装箱2的基本参数为集装箱2的内长*内宽，由于集装箱2的内宽一般是2.3米，因此本实施例中检测的基本参数主要为集装箱2的内长。

以堆放小车1的初始位置为坐标原点建立坐标系，在堆放小车1和集装箱2对接完成后，控制送料模块13中的支撑架沿集装箱2的长度方向向集装箱2内部延伸，直至安装杆1312与集装箱2的内壁抵接，触发触碰开关，此时获取支撑架移动的距离，即为集装箱2的内长。

具体地，步骤S200中，根据实际需求从模型库单元151中选择合适的码料花型，控制模块15基于基本参数和选择的码料花型构建码料模型，并根据构建的码料模型生成送料控制指令和码料控制指令。

在货物运输或者仓库存储过程中，通常将货物堆叠在栈板或托盘上，形成料垛，用栈板或托盘作为支撑载体，方便运输或存储。由于集装箱2的尺寸一般是标准的，例如集装箱2的长*宽为：12.0米*2.3米、6.0米*2.3米等等，而在特定的生产厂家中，生产的货物尺寸一定，与其适应的托盘的尺寸也是一定的，例如，托盘的长*宽为1.2米*1.0米，因此，如何合理根据运输需要构建码料模型显得尤为重要。为了方便说明，本实施例以内长*内宽为12.0米*2.3米的集装箱2和长*宽为1.2米*1.0米的托盘为例进行阐述。

更具体地，模型库单元151内存放有预设的码料花型，参照图5，在模型库单元151中共存放有ABC三类码料花型。其中：

A类码料花型，料垛的长度方向与集装箱的长度方向平行，能够沿集装箱的长度方向并行放置两个料垛；

B类码料花型，并行放置两个料垛，其中一个托盘的长度方向与集装箱的长度方向平行，另一个托盘的长度方向与集装箱的宽度方向平行，一次摆放；

C类码料花型，四个料垛为一组，四个料垛首尾相接，形成环形花型。

更具体地，获取单元152与检测单元132和模型库单元151连接，在本实施例中，获取单元152获取集装箱2的基本参数和工作人员选择的码料花型，并进行初步整理。

例如，检测单元132集装箱2的基本参数为12.0米*2.3米，获取单元152获取集装箱2的基本参数后，获取单元152输出信号1；检测单元132集装箱2的基本参数为6.0米*2.3米，获取单元152输出2。

获取单元152可以包括多个输入装置，例如按钮、键盘等，获取码料花型后，通过输入装置选择对应的码料花型，例如，工作人员选择A类码料花型，则按压A按键，获取单元152输出信号A；工作人员选择B类码料花型，则按压B按键，获取单元152输出信号B；工作人员选择C类码料花型，则按压C按键，获取单元152输出信号C。

实际中，虽然集装箱的长度为12.0米，但由于集装箱的箱体及箱门的厚度原因，实际内长不足12.0米，大概为11.94-11.97米之间，因此：

采用A类码料花型构建的码料模型，最多放置18个料垛；

采用B类码料花型构建的码料模型，最多放置20个料垛；

采用C类码料花型构建的码料模型，最多放置20个料垛。

为了能够使集装箱的装载量更多，针对12.0米的集装箱，本申请还提供一种码料模型，结合ABC三种码料花型，参照图6，能够使得集装箱装载21个料垛，更加节省空间。

具体地，在构建码料模型后，根据码料模型生成送料控制指令和码料控制指令，具体参照图8中的步骤S210-步骤S220：

S210、基于所述基本参数确定送料距离，基于所述预设的码料花型确定送料角度和码料距离；

S220、基于所述送料距离和所述送料角度生成送料控制指令，基于所述码料距离生成码料控制指令。

更具体地，步骤S210-S220中，根据检测的基本参数确定送料组件的送料距离。在本实施例中，送料距离为料垛在送料模块13将料垛运输的距离。以图6中的码料模型为例，由上述可知，若码料方向为图6中自左向右方向，则在第一次码放上排料垛时，送料距离为12-1.2+堆料小车的长度，若堆料小车长度为6米，则料垛送料距离为16.8米。

根据工作人员选择的码料花型确定送料角度和码料距离。送料角度表示料垛在码放时需要调整的角度，送料角度同样根据码料模型确定，由图6中的码料模型为例，若送料模块13接收到料垛时，料垛托盘的摆放方向为：托盘的长度方向与集装箱2的长度方向平行，则可以直接将该料垛码放在上排，此时送料角度为0度；当需要将料垛码放在下排时，需要将托盘转动90度，使得托盘的宽度方向与集装箱2的长度方向平行，再进行码放，即确定料垛的送料角度为90度。

更具体地，码料距离为码放料垛时，码放上排和下排料垛时，沿集装箱2宽度方向移动的距离。同样由图6中的码料模型为例，首次码放左侧下排料垛时，取放单元142距离较近的集装箱2的侧壁距离为1.2/2=0.6米，此时麻辣料距离为0.6米。在下排料垛码放完成后，需要对上排料垛进行码放时，需要取放单元142沿集装箱2宽度方向移动的距离D，D=1.2/2+1.0/2=1.1米，即码料距离为0.6+1.1=1.7米。

其中，步骤S300中，在控制模块15生成送料控制指令和码料控制指令后，送料模块13基于送料控制指令料垛运输至集装箱2内。具体参照图9中的步骤S310-步骤S320：

S310、接收待码放的料垛，并根据所述送料控制指令将所述料垛运输至指定位置；

S320、基于所述送料控制指令对所述料垛的送料角度进行调整。

更具体地，步骤S310中，送料模块13在执行送料控制指令前，支撑单元131已经延伸至集装箱2内部远离堆放小车1的内壁处，此时，堆放小车1的长度加上支撑单元131在集装箱2内部的长度为6+12=18米，例如，首先码放下排料垛，送料模块13接收到送料控制指令后，确定第二送料距离为17米，则支撑单元131退回1.0米，输送单元134将料垛运输至转向单元135。当需要对料垛进行转向时，控制转向单元135对料垛执行转向操作，例如，码放完下排料垛后，需要码放上排料垛，则需要将料垛转动90度，转向单元135的驱动电机接收到送料控制指令后，驱动转动轮转动90度，以供码料模块14码放。

其中，步骤S400中，在控制模块15生成码料操作指令后，码料模块14根据码料控制指令执行码料操作。具体参照图10中的步骤S410-步骤S420：

S410、接收调整送料角度后的料垛，并根据码料控制指令将所述料垛移动至指定位置；

S420、根据所述码料控制指令执行码料操作。

具体地，参照图4，码料模块14从送料模块13上叉取料垛并码放，具体方法为：为了方便说明，以活动区域建立xy轴坐标系，以下提到的上、下、左、右、顺时针、逆时针等，都以图4中为准。当货叉朝向集装箱2时，货叉从转向单元135叉取并码放料垛的执行动作为：

导向架1411向左移动至与y轴贴合；

转动架1412沿导向架1411向下移动至原点处；

转动架1412带动货叉逆时针转动90度，使得货叉的指向与y轴方向一致；

导向架1411沿x轴方向向右移动至活动区域的边缘处；

转动架1412带动货叉继续沿逆时针转动90度，此时货叉朝向转向单元135上的料垛；

转动架1412向上移动至导向架1411的中心位置；

升降架1413调整货叉的高度；

导向架1411沿x轴方向向左移动，使得货叉插入托盘中；

升降架1413升起货叉，使货叉叉起料垛；

转动架1412沿导向架1411向下移动至原点处，转动架1412控制货叉顺时针转动180度；

导向架1411和转动架1412配合作用将料垛移动至指定位置；

升降架1413下降货叉，将料垛码放在集装箱2内；

导向架1411向左移动，脱离料垛，执行下一次码料操作。

此处仅是举出一种执行动作，在实际过程中，还可以采用其他可执行的方式。

更具体地，当码料模块14接收到码料控制指令后，例如，首次码放下排料垛时，将取放单元142调整至与距离较近的集装箱2的侧壁距离为1.2/2=0.6米，进行首次码料。在下排料垛码放完成后，需要对上排料垛进行码放时，取放单元142叉取料后，相较于码放下排料垛时的位置沿集装箱2宽度方向向上移动1.1米，执行上排料垛的码放。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种集装箱自动装箱系统，其特征在于，包括：

堆放小车（1）及集装箱（2）；

所述堆放小车（1）包括机体（11）、对接模块（12）、送料模块（13）、码料模块（14）及控制模块（15），所述对接模块（12）设置在机体（11）上，所述送料模块（13）设置在机体（11）上方，所述码料模块（14）设置在所述送料模块（13）的一侧；

所述控制模块（15）与所述送料模块（13）及所述码料模块（14）连接；

所述对接模块（12），用于将所述堆放小车（1）与所述集装箱（2）进行对接；

所述送料模块（13），用于采集所述集装箱（2）的基本参数；

所述控制模块（15），用于基于所述基本参数和预设的码料花型构建码料模型，并基于所述码料模型生成送料控制指令和码料控制指令；

所述送料模块（13），还用于基于所述送料控制指令将待码放的料垛运输进所述集装箱（2）内；

所述码料模块（14），用于接收所述送料模块（13）运输的料垛，并基于所述码料控制指令执行码料操作；

对接模块（12）包括有移动单元（121）、抵接单元（122）和卡接单元（123），移动单元（121）用于对机体（11）进行支撑和移动，抵接单元（122）设置在机体（11）的一端，并与机体（11）固定连接，用于搭接堆放小车（1）和集装箱（2），卡接单元（123）用于加固堆放小车（1）与集装箱（2）之间的连接；

所述送料模块（13）包括：

支撑单元（131），所述支撑单元（131）与所述机体（11）滑动连接，在所述堆放小车（1）与所述集装箱（2）对接完成后，所述支撑单元（131）能够沿所述集装箱（2）的长度方向进行延伸和收缩，所述支撑单元（131）对所述送料模块（13）和码料模块（14）提供支撑；

以及检测单元（132），所述检测单元（132）设置在所述支撑单元（131）上，用于对所述集装箱（2）的基本参数进行采集，所述检测单元（132）还与所述控制模块（15）连接，用于将采集的基本参数发送至所述控制模块（15）；

所述送料模块（13）还包括：

放料单元（133），所述放料单元（133）设置在所述机体（11）的一端，所述放料单元（133）用于接收待码放的料垛；

输送单元（134），所述输送单元（134）与所述放料单元（133）连接，所述输送单元（134）能够跟随所述支撑单元（131）沿所述集装箱（2）的长度方向进行延伸和收缩，所述输送单元（134）用于接收所述放料单元（133）上的料垛并基于所述送料控制指令将料垛运输至所述集装箱（2）内；

以及转向单元（135），所述转向单元（135）设置在所述输送单元（134）上，所述转向单元（135）用于接收所述输送单元（134）运输的料垛，并基于所述送料控制指令对料垛执行转向操作。

2.根据权利要求1所述的一种集装箱自动装箱系统，其特征在于，所述控制模块（15）包括：

模型库单元（151），所述模型库单元（151）用于存放预设的码料花型；

获取单元（152），所述获取单元（152）与所述模型库单元（151）及所述检测单元（132）连接，所述获取单元（152）用于接收所述检测单元（132）发出的所述基本参数，以及从所述模型库单元（151）内获取预设的码料花型，并对所述基本参数和预设的码料花型进行初步整理，输出模型参数；

处理单元（153），所述处理单元（153）与所述获取单元（152）连接，所述处理单元（153）用于基于所述模型参数构建码料模型；

以及控制单元（154），所述控制单元（154）与所述处理单元（153）连接，所述控制单元（154）用于根据所述处理单元（153）构建的码料模型生成送料控制指令和码料控制指令。

3.根据权利要求2所述的一种集装箱自动装箱系统，其特征在于，所述码料模块（14）包括：

导向单元（141），所述导向单元（141）包括导向架（1411）、转动架（1412）和升降架（1413），所述导向架（1411）与所述支撑单元（131）内的支撑架（1311）滑动连接，所述转动架（1412）与所述导向架（1411）滑动连接，所述升降架（1413）和所述转动架（1412）转动连接，所述升降架（1413）上滑动连接有卡接件，所述导向单元（141）用于基于所述码料控制指令将所述卡接件移动至指定位置；

以及取放单元（142），所述取放单元（142）与所述卡接件固定连接，所述取放单元（142）用于在所述导向单元（141）的作用下抓取所述输送单元（134）运输的料垛，并基于所述码料控制指令在所述导向单元（141）的作用下对料垛进行码放。

4.根据权利要求3所述的一种集装箱自动装箱系统，其特征在于，所述对接模块（12）包括：

移动单元（121），所述移动单元（121）包括设置在所述堆放小车（1）周壁的多个移动件，所述移动件用于对所述堆放小车（1）进行支撑和移动；

抵接单元（122），所述抵接单元（122）固定连接在所述机体（11）上沿所述机体（11）长度方向的一端，所述抵接单元（122）用于将所述堆放小车（1）的一端和所述集装箱（2）进行对接；

以及卡接单元（123），所述卡接单元（123）设置在所述支撑架的两侧，所述卡接单元（123）用于对所述堆放小车（1）和所述集装箱（2）进行卡接固定。

5.一种集装箱自动装箱方法，其特征在于，应用于权利要求1-4任一项所述的集装箱自动装箱系统，包括以下步骤：

当所述堆放小车（1）与所述集装箱（2）对接完成后，采集所述集装箱（2）的基本参数；

基于所述基本参数和预设的码料花型构建码料模型，基于所述码料模型生成送料控制指令和码料控制指令；

基于所述送料控制指令将待码放的料垛运输至所述集装箱（2）内；

基于所述码料控制指令对所述料垛执行码放操作。

6.根据权利要求5所述的一种集装箱自动装箱方法，其特征在于，所述基于所述码料模型生成送料控制指令和码料控制指令包括以下步骤：

基于所述基本参数确定送料距离，基于所述预设的码料花型确定送料角度和码料距离；

基于所述送料距离和所述送料角度生成送料控制指令，基于所述码料距离生成码料控制指令。

7.根据权利要求6所述的一种集装箱自动装箱方法，其特征在于，所述基于所述送料控制指令将待码放的料垛运输至所述集装箱（2）内包括以下步骤：

接收待码放的料垛，并根据所述送料控制指令将所述料垛运输至指定位置；

基于所述送料控制指令对所述料垛的送料角度进行调整。

8.根据权利要求7所述的一种集装箱自动装箱方法，其特征在于，所述基于所述码料控制指令对所述料垛进行码放包括以下步骤：

接收调整送料角度后的料垛，并根据码料控制指令将所述料垛移动至指定位置；

根据所述码料控制指令执行码料操作。

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