CN115123970B - 一种集装箱箱式包装卸货消杀设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种集装箱箱式包装卸货消杀设备，包括车体、搭载于车体的传输机构和安装于车体的前后两端的液压升降机构，还包括：用以将箱体传输至传输机构的取货装置；用以对包装箱进行装箱的码垛机器人；安装于传输机构位于前端和后端之间的外围框架的消杀装置；电气总成，包括感知系统、通讯系统、控制系统和电源系统，感知系统采集待取货箱体的三维图像信息和取货装置与待取箱体之间距离，通讯系统与控制系统、感知系统及软件总成通讯连接完成信息交互，控制系统根据待取箱体位置信息按照时序控制取货装置、消杀装置和码垛机器人运行；软件总成，通讯连接通讯系统。本申请实现了集装箱装箱过程的高效作业。

Description

一种集装箱箱式包装卸货消杀设备

技术领域

本申请涉及集装箱卸货设备技术领域，更具体地说，涉及一种集装箱箱式包装卸货消杀设备。

背景技术

目前，各类食品均由冷库进行存放。近两年受疫情的影响，卸货的步骤中增加了消杀的程序，消杀步骤均由人工完成，大大增加了工作人员的工作强度。

目前，市面上的集装箱卸货消毒一体式装置，不仅体积较大、对空间要求高，而且作业效率低下。

发明内容

本申请提供一种集装箱箱式包装卸货消杀设备，解决了上述技术问题。

本申请提供一种集装箱箱式包装卸货消杀设备，包括车体、搭载于所述车体的传输机构和安装于所述车体的前后两端的液压升降机构，其特征在于，还包括：

取货装置，安装于所述传输机构的前端框架，用以将箱体传输至所述传输机构；

码垛机器人，安装于所述传输机构的后端框架，用以对箱体进行码垛；

消杀装置，安装于所述传输机构位于前端和后端之间的外围框架；

电气总成，包括感知系统、通讯系统、控制系统和电源系统，所述感知系统采集待取货箱体的三维图像信息和所述取货装置与待取箱体距离，所述通讯系统与所述控制系统、所述感知系统及软件总成通讯连接完成信息交互，所述控制系统根据待取箱体位置信息按照时序控制所述取货装置、所述消杀装置和所述码垛机器人运行；

软件总成，通讯连接所述通讯系统。

在一些实施例中，所述取货装置包括用以吸附搬运集装箱的X轴移动模块和用以驱动所述X轴移动模块升降运动的Y轴移动模块；

所述Y轴移动模块包括竖直框架、安装于所述竖直框架底部的两个移动脚轮、竖向安装于所述竖直框架的两个Y轴导向滑轨、分别安装于两个所述Y轴导向滑轨的两个Y轴导向轮、安装于所述竖直框架内框上下部的两个连接轴、安装于各所述连接轴上的四个驱动轮、套装于四个所述驱动轮上的两个连接皮带、Y轴驱动电机和连接于所述Y轴驱动电机的电机轮与所述驱动轮之间的驱动皮带；

所述X轴移动模块包括X轴模块移动平台、横向安装于所述X轴模块移动平台的X轴导向滑轨和X轴驱动齿条；还包括X轴底板，所述X轴底板的底部安装有用以与所述X轴导向滑轨相配合的导向装置、横移驱动电机、顶货板和顶货板驱动气缸，所述横移驱动电机的电机驱动轴上设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮传动连接所述X轴驱动齿条，所述顶货板驱动气缸的驱动端连接所述顶货板；所述X轴底板的正面安装有输送机构，所述输送机构的两侧各设有一个吸盘移动气缸和一个吸盘摆动气缸，所述吸盘移动气缸的驱动端连接所述吸盘摆动气缸，所述吸盘摆动气缸连接吸盘架，所述吸盘架上设有若干个吸盘。

在一些实施例中，所述导向装置为两排X轴导向轮，两排所述X轴导向轮滚动安装于所述X轴导向滑轨的两侧导槽。

在一些实施例中，所述控制系统包括电气组成模块和软件组成模块，所述电气组成模块包括控制系统，所述软件组成模块包括。

在一些实施例中，所述消杀装置具体为基于复合光和喷雾的多模态消杀装置。

在一些实施例中，所述车体的尾部顶端设置有警示灯。

在一些实施例中，所述传输机构为长度可伸缩的伸缩式传输机构。

在一些实施例中，所述感知系统包括设于所述车体前端、用以探测目标集装箱位置的雷达扫描装置和超声波检测装置。

本申请所提供的集装箱箱式包装卸货消杀设备，车体集成安装传输机构、取货装置、消杀装置、码垛机器人，在电气总成和软件总成控制下，实现从集装箱中取出货物、输送货物、消杀和码垛的自动化控制。本申请用于冷库环境，实现在低温环境下取放货物，无需人工搬运，减少工作人员在冷库中的工作时间，极大地减轻了工作人员的工作强度；通过消杀装置可以将所有货物进行自动化检查消毒，防止货物携带病毒，实现了集装箱装箱过程的高效作业。本申请结构紧凑，布局合理，自动化程度高，节约人力成本和生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的集装箱箱式包装卸货消杀设备的结构示意图；

图2为图1的另一个角度的结构示意图；

图3为本申请中软件系统的流程图；

图4为本申请中电气总成中各系统的关系图；

图5为本申请中软件模块的工作原理图；

图6为图1中取货装置的结构示意图；

图7为图6中Y轴移动模块的结构示意图；

图8为图6中X轴移动模块的结构示意图；

图9为图8的另一个角度的结构示意图。

其中，10-车体、20-液压升降机构、30-取货装置、40-码垛机器人、50-消杀装置、60-电气总成、70-软件总成、80-传输机构；

101-警示灯、102-雷达扫描装置、103-超声波检测装置；301-竖直框架、302-移动脚轮、303-Y轴导向滑轨、304-Y轴导向轮、305-连接轴、306-驱动轮、307-连接皮带、308-连接皮带、309-驱动皮带、310-X轴模块移动平台、311-X轴导向滑轨、312-X轴驱动齿条、313-X轴底板、314-导向装置、315-横移驱动电机、316-顶货板、317-顶货板驱动气缸、318-驱动齿轮、319-输送机构、320-吸盘移动气缸、321-摆动气缸、322-吸盘架、323-吸盘；601-感知系统、602-通讯系统、603-控制系统、604-电源系统。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本申请所提供的集装箱箱式包装卸货消杀设备的结构示意图；图2为图1的另一个角度的结构示意图。

本申请提供一种集装箱箱式包装卸货消杀设备，包括车体10、传输机构80、液压升降机构20、取货装置30、码垛机器人40、消杀装置50、电气总成60和软件总成70。

传输机构80搭载于车体10，相当于输送通道，用于传输箱体。液压升降机构20安装于车体10的前后两端，升降时起支撑作用。取货装置30安装于传输机构80的前端框架，取货装置30用于将箱体传输至传输机构80。码垛机器人40安装于传输机构80的后端框架，用以对箱体进行码垛。消杀装置50安装于传输机构80位于前端和后端之间的外围框架。

参考图4，图4为本申请中电气总成中各系统的关系图。

电气总成60包括感知系统601、通讯系统602、控制系统603和电源系统604，感知系统601采集待取货箱体的三维图像信息，并实时采集取货装置30与待取箱体距离，通讯系统602与控制系统603、感知系统601及软件总成70通讯连接完成信息交互，控制系统603根据待取箱体位置信息按照时序控制取货装置30、码垛机器人40和消杀装置50运行。

感知系统601包括3D摄像头、激光测距模块和光电传感器，该3D摄像头采集三维图像信息，分辨货物边界位置，激光测距模块用以感知取货装置30到货物的距离，光电传感器起到伺服电机和气缸运动过程中保护作用，判断货物是否到达既定位置。

通讯系统602由多块小控制板组合控制，主控和多个副控板之间通过CAN通信完成信息交互，主控制板通过串口和上位机完成信息交互，主控和多个副控板通过485通信实现远程更新功能。

电源系统604为感知系统601、通讯系统602和控制系统603充电。在拆跺和码垛过程中，通过电源系统604接通220V50Hz交流电源完成动作。与此同时，采用电池供电来完成车体10的移动及取货装置30的位置调整。当接通外部电源时，会直接给电池充电，电池充满电后自动切断充电，延长电池使用寿命。

控制系统603与通讯系统602通讯连接，根据实时检测位置信息和预设程序控制机械结构运行。通过伺服电机、气缸、真空泵、电磁阀等配合机械结构，完成卸货、消毒及码垛动作。伺服电机的速度可调节，精确步长控制、错误码反馈判断后自动处理。气缸的速度可调，并且掉电后不会发生移动，性能稳定。真空泵带压力反馈电路和自检气路。电磁阀设置多路，可分别控制不同吸盘323产生吸力，完成对不同大小货物的吸附。

软件总成70通讯连接通讯系统，包括算法模块、作业控制模块和高度管理系统。

算法模块通过主动结构光视觉模块进行点云数据的采集、处理和计算，通过深度信息确定Z轴深度信息，据此控制传送台进入集装箱作业深度。通过图像数据得到集装箱体目标箱体对应的像素坐标和像素值，通过实体分割算法实现箱体位置坐标(X，Y，Z)的获取，通过坐标转换作为取货装置30前端执行机构的目标坐标点，完整定位吸取动作。

作业控制模块用于跟调度管理系统通信，通过调度管理系统下发的任务，能够准确地获取工作目的地，并通过数据采集模块能够把实时作业采集信息上传至作业调度管理平台，调度管理平台根据作业的进展进行计划安排；同时该模块通过对算法模块的调用和控制系统603的调用实现拆垛、消杀、码垛作业流程的控制。

调度管理系统通过对接物流平台数据，进行仓库作业的计划安排，通过作业实时数据统计分析，进行卸货消杀的合理调度，并对告警信息进行及时的处置。

参考图3，图3为本申请中软件系统的流程图。

卸货前，取货装置30驻刹在车体10升降平台上。有卸货需求时，人工驾驶车体10调整至与月台前车厢对齐，调整车体10升降平台高度，取货装置30根据卸货进度，调整底盘从箱体外进入箱体内，通过机器感知系统601对箱体内货物进行分割定位，精确定位待卸包裹的缝隙，取货装置30真空吸附货物，将货物拖运至取货装置30上，取货装置30横向及上下移动将货物传送至传输机构80，传输机构80可以根据车厢的作业深度进行伸缩，货物通过传输机构80传送至消杀装置50，消杀后进入到缓冲区等待，码垛机器人40的机械臂进行货物的码垛作业，通过叉车将消杀后的托盘货物入库。

本申请为集成取货、消杀、码垛功能于一体的自动化集成式设备，降低了工作人员的工作强度，减少冷库卸货消杀的人员数量，实现高效作业。

通过车体10部分，多级传输部分，紫外线消杀部分，取货取货装置30部分，码垛机器人40相互配合，实现从集装箱中取出货物，进行消毒杀菌，并对货物进行码垛。本发明主要用于冷库环境，实现在低温环境下取放货物，不需要人工进行搬运，自主实现从取货消杀到码垛的过程，减少工作人员在冷库中的工作时间，大大减轻了工作人员的工作强度；并且通过消杀部分可以将所有货物检查消毒，阻止了货物携带的病毒。

参考图6，图6为图1中取货装置的结构示意图。

取货装置30包括X轴移动模块和Y轴移动模块，其中，X轴移动模块用以吸附搬运集装箱，Y轴移动模块用以驱动X轴移动模块升降运动。

参考图7，图7为图3中Y轴移动模块的结构示意图。

Y轴移动模块包括竖直框架301、两个移动脚轮302、两个Y轴导向滑轨303、两个Y轴导向轮304、两个连接轴305、四个驱动轮306、两个连接皮带307、Y轴驱动电机308、机轮和驱动皮带309。

Y轴导向滑轨303安装在竖直框架301的两侧，Y轴导向轮304安装在X轴模块移动平台310的背面，与Y轴导向滑轨303接触，将X轴模块移动平台310与连接皮带307固定，Y轴驱动电机308通过驱动皮带309使连接皮带307进行运动，从而实现X轴模块移动平台310的竖直运动；3D摄像头安装在竖直框架301上端进行3D识别分割，用于抓取货物；移动脚轮302安装在竖直框架301两侧，用于取货装置30的移动。

输送机构319安装在X轴底板313上方，用于货物输送；吸盘移动气缸320固定在X轴底板313上方，吸盘摆动气缸321与吸盘移动气缸320的滑台固定，吸盘323部分两侧与吸盘摆动气缸321固定，通过吸盘摆动气缸321实现吸盘323部分旋转动作，通过吸盘移动气缸320实现吸盘323部分的水平直线运动；顶货板316固定在X轴底板313下方，通过顶货板驱动气缸317进行运动，用于顶住下层货物，防止抓取货物时带动下方货物；X轴导向轮固定在X轴底板313下方，与X轴导向滑轨311接触，横移驱动电机315通过X轴驱动齿条312使X轴移动模块进行横向移动。

两个移动脚轮302安装于竖直框架301的底部，两个Y轴导向滑轨303竖向安装于竖直框架301，两个Y轴导向轮304分别安装于两个Y轴导向滑轨303，两个连接轴305分别安装于竖直框架301内框上下部，四个驱动轮306安装于各连接轴305上，两个连接皮带307套装于四个驱动轮306上，驱动皮带309连接于Y轴驱动电机308的电机轮与驱动轮306之间的驱动皮带309。

参考图8和图9，图8为图3中X轴移动模块的结构示意图。图9为图8的另一个角度的结构示意图。

X轴移动模块包括X轴模块移动平台310、X轴导向滑轨311、X轴驱动齿条312、X轴底板313、导向装置314、横移驱动电机315、顶货板316和顶货板驱动气缸317、驱动齿轮318、X轴驱动齿条312、顶货板316、输送机构319、吸盘移动气缸320、吸盘摆动气缸321和吸盘架322。

X轴导向滑轨311和X轴驱动齿条312横向安装于X轴模块移动平台310，X轴底板313的底部安装有导向装置314、横移驱动电机315、顶货板316和顶货板驱动气缸317，导向装置314与X轴导向滑轨311相配合，驱动齿轮318设置于横移驱动电机315的电机驱动轴上，驱动齿轮318传动连接X轴驱动齿条312，顶货板驱动气缸317的驱动端连接顶货板316。输送机构319安装于X轴底板313的正面，用于输送货物。输送机构319的两侧各设有一个吸盘移动气缸320和一个吸盘摆动气缸321，吸盘移动气缸320的驱动端连接吸盘摆动气缸321，吸盘摆动气缸321连接吸盘架322。两个吸盘移动气缸320同时作用带动吸盘架322沿输送带两侧的滑道移动，吸盘摆动气缸321带动吸盘架322转动，将货物运输至输送机构319上，此后吸盘移动气缸320和吸盘摆动气缸321复位，将吸盘架322隐藏至输送机构319的滑道内，方便货物运输。

顶货板316固定在X轴底板313下方，通过顶货板驱动气缸317进行运动，用于顶住下层货物，防止抓取货物时带动下方货物。X轴导向轮固定在X轴底板313下方，与X轴导向滑轨311接触，横移驱动电机315通过X轴驱动齿条312使X轴移动模块进行横向移动吸盘架322，吸盘架322上设有若干个吸盘323，吸盘323负压吸附货物。

感知系统601包括雷达扫描装置102和超声波检测装置103，两个检测装置设于车体10前端，用以探测目标集装箱位置。车体10根据雷达扫描装置102和超声波检测装置103的检测进行集装箱的位置确定。

参考图5，图5为本申请的工作原理图。

本申请中的集装箱箱式包装卸货消杀设备，停在集装箱外部，车体10根据雷达扫描装置102、超声波检测装置103的检测进行与集装箱的位置确定，由液压液压升降机构20进行稳固。通过取货装置30上的3D摄像头，对货物进行3D实例分割，根据货物在作业面的(x，y，z)坐标信息快速决策作业顺序，并将此坐标进行转换来控制取货装置30上的末端抓取吸盘323进行货物抓取。取货装置30与输送机构319的前端相连，输送机构319驱动取货装置30进入集装箱内部，通过Y轴移动模块和X轴移动模块使取货装置30移动到货物前端，X轴移动模块下方的顶货板316伸出顶住下方货物，防止抓取时将下方货物带动，然后吸盘323对准货物进行吸取。通过吸盘摆动气缸321驱动具有吸盘323的吸盘架322摆动，由此将货物带动到输送机构319上，随即取货装置30的Y轴上下移动，同时吸盘323摆臂摆转至输送下方，防止妨碍货物通行。通过X轴和Y轴的移动，货物运输至传输机构80上，货物经输送至消杀机构进行消毒杀菌，消杀后的货物向后输送至缓冲位，由码垛机器人40将货物码垛到木托盘上。工人也可通过叉车叉取消杀后的托盘和货物。

取货装置30执行取货动作前，需要进行作业面的测距。取货装置30的通讯系统602运行，取货装置30作业面测距，当作业面未达到预设距离时，控制系统603控制传输机构80拉伸或伸缩，直至作业面满足作业要求。此后，3D数据采集坐标并进行计算获得机械结构的初始位置，将取货装置30归位。

车体10上电后自动获取调度平台指令，驾驶员按照作业任务驾驶至指定月台对齐停车标志线，以便于人工驾驶车体10调整至与月台前车厢对齐。当货物触发消杀电磁阀喷雾进行消杀，此后执行码垛机构码垛，直至完成全部货物码垛，收缩传送带，取货装置30归位，消杀模块和码垛模块下电，车体10根据调度指令归位，车体10结束作业。

根据本申请一种具体实施例，导向装置314的长度大体等于X轴底板313长度，导向装置314为两排X轴导向轮，沿两排X轴导向轮滚动安装于X轴导向滑轨311的两侧导槽，通过X轴导向轮与X轴导向滑轨311的配合实现横向位置调整，运动精准，稳定性高。

上述消杀装置50优选但不限于为基于复合光和喷雾的多模态消杀装置。

车体10的尾部顶端设置有警示灯101，当异常情况发生时，警示灯101发出声光警报。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本申请所提供的集装箱箱式包装卸货消杀设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种集装箱箱式包装卸货消杀设备，包括车体（10）、搭载于所述车体（10）的传输机构（80）和安装于所述车体（10）的前后两端的液压升降机构（20），其特征在于，还包括：

取货装置（30），安装于所述传输机构（80）的前端框架，用以将箱体传输至所述传输机构（80）；

码垛机器人（40），安装于所述传输机构（80）的后端框架，用以对箱体进行码垛；

消杀装置（50），安装于所述传输机构（80）位于前端和后端之间的外围框架；

电气总成（60），包括感知系统（601）、通讯系统（602）、控制系统（603）和电源系统（604），所述感知系统（601）采集待取货箱体的三维图像信息和所述取货装置（30）与待取箱体距离，所述通讯系统（602）与所述控制系统（603）、所述感知系统（601）及软件总成（70）通讯连接完成信息交互，所述控制系统（603）根据待取箱体位置信息按照时序控制所述取货装置（30）、所述消杀装置（50）和所述码垛机器人（40）运行；

软件总成（70），通讯连接所述通讯系统（602）；

所述取货装置（30）包括用以吸附搬运箱体的X轴移动模块和用以驱动所述X轴移动模块升降运动的Y轴移动模块；

所述Y轴移动模块包括竖直框架（301）、安装于所述竖直框架（301）底部的两个移动脚轮（302）、竖向安装于所述竖直框架（301）的两个Y轴导向滑轨（303）、分别安装于两个所述Y轴导向滑轨（303）的两个Y轴导向轮（304）、安装于所述竖直框架（301）内框上下部的两个连接轴（305）、安装于各所述连接轴（305）上的四个驱动轮（306）、套装于四个所述驱动轮（306）上的两个连接皮带（307）、Y轴驱动电机（308）和连接于所述Y轴驱动电机（308）的电机轮与所述驱动轮（306）之间的驱动皮带（309）；

所述X轴移动模块包括X轴模块移动平台（310）、横向安装于所述X轴模块移动平台（310）的X轴导向滑轨（311）和X轴驱动齿条（312）；还包括X轴底板（313），所述X轴底板（313）的底部安装有用以与所述X轴导向滑轨（311）相配合的导向装置（314）、横移驱动电机（315）、顶货板（316）和顶货板驱动气缸（317），所述横移驱动电机（315）的电机驱动轴上设置有驱动齿轮（318），所述驱动齿轮（318）传动连接所述X轴驱动齿条（312），所述顶货板驱动气缸（317）的驱动端连接所述顶货板（316）；所述X轴底板（313）的正面安装有输送机构（319），所述输送机构（319）的两侧各设有一个吸盘移动气缸（320）和一个吸盘摆动气缸（321），所述吸盘移动气缸（320）的驱动端连接所述吸盘摆动气缸（321），所述吸盘摆动气缸（321）连接吸盘架（322），所述吸盘架（322）上设有若干个吸盘（323）。

2.根据权利要求1所述的集装箱箱式包装卸货消杀设备，其特征在于，所述导向装置（314）为两排X轴导向轮，两排所述X轴导向轮滚动安装于所述X轴导向滑轨（311）的两侧导槽。

3.根据权利要求2所述的集装箱箱式包装卸货消杀设备，其特征在于，所述消杀装置（50）具体为基于复合光和喷雾的多模态消杀装置。

4.根据权利要求1~3任一项所述的集装箱箱式包装卸货消杀设备，其特征在于，所述车体（10）的尾部顶端设置有警示灯（101）。

5.根据权利要求1所述的集装箱箱式包装卸货消杀设备，其特征在于，所述传输机构（80）为长度可伸缩的伸缩式传输机构。

6.根据权利要求1所述的集装箱箱式包装卸货消杀设备，其特征在于，所述感知系统（601）包括设于所述车体（10）前端、用以探测目标集装箱位置的雷达扫描装置（102）和超声波检测装置（103）。