CN115196551A - 一种用于起重机的货叉自适应定位装置及定位方法 - Google Patents

一种用于起重机的货叉自适应定位装置及定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于起重机的货叉自适应定位装置及定位方法，包括货叉组、测距机构、起重机控制系统、旋转机构和运行机构，在货叉组进入到库位的预备位置后，起重机控制系统根据测距机构的测量数据，经分析处理后，分贝控制旋转机构和运行机构对货叉组进行调整，使货叉组准确进入库位。该用于起重机的货叉自适应定位装置及定位方法采用测距机构测量货叉组第一测量点、第二测量点以及第三测量点到对应货架立柱之间的距离，先调节货叉组与库位的角度，再调节货叉组与库位的位置，从而确保货叉组准确进入库位，避免在进入库位放置货物时，托盘或货物边缘撞到货架立柱上。

Description

一种用于起重机的货叉自适应定位装置及定位方法
技术领域
本发明属于起重机领域，具体涉及一种用于起重机的货叉自适应定位装置及定位方法。
背景技术
货叉式起重机在自动运行过程中，普遍需要定位系统为对大车端梁、葫芦小车进行行走控制，来达到对起吊位置的定位，但因带不同载荷情况下，货叉组、防摇伸缩杆均会发生不同程度的应力变形，会对货叉定位精度造成影响。
目前在货叉起重机自动运行过程中，普遍采用增加库位容许误差范围等方式，来克服带载荷情况下，货叉组与防摇装置应力变形带来的影响，但因为货物载荷变化、运行磨损等原因，变形造成的定位偏差无法准确保障，因此自动货叉行车在运行中放置货物时，常导致托盘或者货物边缘撞上货架立柱。
鉴于上述情况，亟待研发一种货叉定位装置，在货叉起重机自动行车运动到库位的过程中，能够确保货叉组与库位相对位置的准确性，避免在运行中放置货物时，导致托盘或货物边缘撞到货架立柱上。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种用于起重机的货叉自适应定位装置及定位方法，采用测距机构测量货叉组第一测量点、第二测量点以及第三测量点到对应货架立柱之间的距离，先调节货叉组与库位的角度，再调节货叉组的位置，从而确保货叉组与库位相对位置的准确性，避免货叉组进入库位放置货物的过程中，托盘或货物边缘撞到货架立柱上。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面提供一种用于起重机的货叉自适应定位装置包括
货叉组，其通过防摆伸缩杆安装在起重机上；
测距机构，设于所述货叉组的两端，用于接收测量指令和传递测量数据，该测距机构分别从所述货叉组一端的第一测量点和所述货叉组另一端的第二测量点和第三测量点射出激光在对应的货架立柱上形成光点从而得到测量数据；
起重机控制系统，用于向所述测距机构发出测量指令和接收所述测量机构传递的测量数据，对测量数据进行处理并计算出所述货叉组的定位偏差值，根据定位偏差值生成旋转指令和位移指令；
旋转机构，分别与所述货叉组和所述起重机控制系统连接，用于接收旋转指令和调节所述货叉组的角度；以及
运行机构，分别与所述货叉组和所述起重机控制系统连接，用于接收位移指令和调节所述货叉组的位置。
优选地，所述测距机构包括设于所述货叉组第一测量点的第一激光测距仪、设于所述货叉组第二测量点的第二激光测距仪以及设于所述货叉组第三测量点的第三激光测距仪；
所述第一激光测距仪用于测量第一测量点到对应的货架立柱之间的距离；
所述第二激光测距仪用于测量第二测量点到对应的货架立柱之间的距离；
所述第三激光测距仪用于测量第三测量点到对应的货架立柱之间的距离。
优选地，所述第二激光测距仪和第三激光测距仪平行设置。
本发明的第二方面提供一种用于起重机的货叉自适应定位方法，采用本发明第一方面提供的用于起重机的货叉自适应定位装置，该定位方法包括以下步骤：
(1)货叉组进入到库位的预备位置后，分别测量所述货叉组的第一测量点、第二测量点和第三测量点到对应的货架立柱之间的距离L1、L2和L3；
(2)根据L1与L2或L3数值的大小，判断货叉组与库位立面是否垂直，若是，则进入步骤(3)，若否，则计算出货叉组的角度偏差值，控制旋转机构对所述货叉组的角度进行调整，调整后返回步骤(1)；
(3)若第二测量点和第三测量点射出的激光在同一货架立柱上形成光点，则根据光点之间的距离以及定位精度对所述货叉组的位置进行微调，使货叉组准确进入库位；反之，则控制所述运行机构对所述货叉组的位置进行调整，调整后重复步骤(3)。
优选地，所述步骤(2)中，所述判断货叉组与库位立面是否垂直的方法为：
若L1＝L2或L3，则所述货叉组与所述库位立面垂直；或
若L1与L2的差值d1≤d2*tanθ°，则所述货叉组与所述库位立面垂直，其中d1为L1与L2之间的差值；d2为第一测量点到第二测量点之间的距离；θ为所述货叉组的最大允许偏差角度；或
若L1与L3的差值d3≤d2*tanθ°，则所述货叉组与所述库位立面垂直；其中d3为L1与L3之间的差值；d4为第一测量点到第三测量点之间的距离；θ为货叉组的最大允许偏差角度。
优选地，所述步骤(2)中，所述货叉组的最大允许偏差角度θ≤3°。
优选地，所述步骤(2)中，所述货叉组的角度偏差值α为
α＝arctan(d1/d2)或α＝arctan(d3/d4)
式中，α为货叉组的角度偏差值；d1为L1与L2之间的差值；d2为第一测量点到第二测量点之间的距离；d3为L1与L3之间的差值；d4为第一测量点到第三测量点之间的距离。
优选地，所述步骤(3)中，所述对所述货叉组的位置进行调整的方法为：
当所述第二个测量点射出激光未在货架立柱上形成光点时，控制所述货叉组向所述第三个测量点的方向移动；
当所述第三个测量点射出激光未在货架立柱上形成光点时，控制所述货叉组向所述第二个测量点的方向移动。
本发明的有益效果：
1、本发明的用于起重机的货叉自适应定位装置及定位方法，采用测距机构测量货叉组左侧和右侧到对应货架立柱之间的距离，先调节货叉组与库位的角度，保障货叉进入库位时垂直于库位立面；然后调节货叉组左右的位置，防止货叉组因带载荷发生应力变形而导致左右定位偏差，从而确保了货叉组与库位相对位置的准确性，避免在运行中放置货物时，导致托盘或货物边缘撞到货架立柱上；
2、本发明的用于起重机的货叉自适应定位装置及定位方法，在行车运动到预备入库的位置，可进行一定的自适应调节，在行车大车、小车、带载荷定位误差的情况下，同时对防摆伸缩杆、货叉组应力形变造成定位偏差进行测量，并反馈给起重机控制系统进行微调，确保了货叉组与库位相对位置的准确性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的用于起重机的货叉自适应定位装置的结构示意图；
图2为本发明的用于起重机的货叉自适应定位方法的流程示意图。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
结合图1所示，本发明所提供的用于起重机的货叉自适应定位装置包括货叉组1、测距机构、起重机控制系统、旋转机构以及运行机构，在货叉组1进入到库位的预备位置后，起重机控制系统根据测距机构的测量数据，经分析处理后，控制旋转机构和运行机构对货叉组进行调整，使货叉组准确进入库位。
结合图1所示，货叉组1通过防摆伸缩杆5安装在起重机上；
结合图1所示，测距机构安装在货叉组1的两端，用于接收测量指令和传递测量数据，当接收到起重机控制系统的测量指令后，测距机构分别从货叉组1一端(比如左端)的第一测量点和货叉组1另一端(比如右端)的第二测量点和第三测量点射出激光在对应的货架立柱6上形成光点从而得到测量数据；在一个具体的实施例中测距机构包括设于货叉组1第一测量点的第一激光测距仪2、设于货叉组1第二测量点的第二激光测距仪3以及设于货叉组1第三测量点的第三激光测距仪4；其中第一激光测距仪2用于测量第一测量点到对应的货架立柱6(库位的左货架立柱61)之间的距离；第二激光测距仪3用于测量第二测量点到对应的货架立柱6(库位的右货架立柱62)之间的距离；第三激光测距仪4用于测量第三测量点到对应的货架立柱6(库位的右货架立柱62)之间的距离；其中第二激光测距仪3和第三激光测距仪4平行设置。
起重机控制系统作为整个货叉自适应定位装置的总控，用于向测距机构发出测量指令和接收测量机构传递的测量数据，对测量数据进行处理并计算出货叉组1的定位偏差值，根据定位偏差值生成旋转指令和位移指令，通过控制旋转机构来调控货叉组1的角度，通过控制运行机构来调控货叉组1的位置(货叉组1相对于库位的左货架立柱61和右货架立柱62的位置)。
旋转机构设置在货叉组1上，分别与所述货叉组1和起重机控制系统连接，用于接受起重机控制系统发出的旋转指令，并根据旋转指令调节货叉组1的角度，使得货叉组1与库位立面垂直。
运行机构设置在货叉组1上，分别与所述货叉组1和起重机控制系统连接，用于接受起重机控制系统发出的位移指令，并根据位移指令调节货叉组1的位置，使得货叉组1与库位两侧的货架立柱6间隔适当，确保货叉组1能准确进入库位，避免在放置货物的过程中，托盘或货物边缘撞到货架立柱6上。
结合图2所示，上述的用于起重机的货叉自适应定位装置采用下述方法进行货叉自适应定位，该定位方法包括以下步骤：
(1)货叉组进入到库位的预备位置后，分别测量所述货叉组的第一测量点、第二测量点和第三测量点到对应的货架立柱之间的距离L1、L2和L3；
具体过程如下：货叉组进入到库位的预备位置后，起重机控制系统发出测量指令，测距机构接收到测量指令，第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪分别射出激光测得货叉组的第一测量点、第二测量点和第三测量点射出激光到对应的货架立柱之间的距离L1与L2或L3；
(2)根据L1与L2或L3数值的大小，判断货叉组与库位立面是否垂直，若是，则无需调整货叉的角度，进入步骤(3)；若否，则计算出货叉组的角度偏差值，控制旋转机构对所述货叉组的角度进行调整，调整后返回步骤(1)；
具体过程如下：判断货叉组与库位立面是否垂直的方法为：起重机控制系统接收并分析测距机构传递的测量数据(L1、L2、L3)，比较L1与L2或L3数值的大小，若L1＝L2或L3，则货叉组与库位立面垂直；若L1与L2之间的差值d1≤d2*tanθ°或L1与L3之间的差值d3≤d4*tanθ°，则货叉组与库位立面垂直；反之则货叉组与库位立面不垂直；
上述式子：d1≤d2*tanθ°中，d1为L1与L2之间的差值；d2为第一测量点到第二测量点之间的距离；θ为货叉组的最大允许偏差角度(即货叉组与库位立面法线的最大允许偏差角度)；
d3≤d4*tanθ中，d3为L1与L3之间的差值；d4为第一测量点到第三测量点之间的距离；θ为货叉组的最大允许偏差角度(即货叉组与库位立面法线的最大允许偏差角度)；
其中货叉组的最大允许偏差角度θ≤3°，可根据实际情况进行调整。
若货叉组与库位立面不垂直，则根据测量数据计算出货叉组的角度偏差值α(即货叉组与库位立面法线的夹角)为：
α＝arctan(d1/d2)或α＝arctan(d3/d4)
式中，α为货叉组的角度偏差值；d1为L1与L2之间的差值；d2为第一测量点到第二测量点之间的距离；d3为L1与L3之间的差值；d4为第一测量点到第三测量点之间的距离；
根据货叉组的角度偏差值α，生成旋转指令：控制旋转机构带动货叉组向L1与L2(或L1与L3)中数值小的一侧旋转，旋转角度为α，调整后返回步骤(1)再次测量，直至货叉组与库位立面垂直后，进入步骤(3)。
(3)若第二测量点和第三测量点射出的激光在同一货架立柱上形成光点，则根据光点之间的距离以及定位精度对货叉组的位置进行微调，使货叉组准确进入库位；反之，则控制运行机构对货叉组的位置进行调整，调整后重复步骤(3)。
具体步骤如下：在测距机构射出激光时，观察第二激光测距仪和第三激光测距仪射出的激光是否在同一货架立柱上形成光点；若是，则根据两光点之间的距离以及定位精度需求进行微调，使得货叉组准确进入库位；若否，则控制运行机构对货叉组的位置进行调整，具体调整方式为：当第二个测量点射出激光未在货架立柱上形成光点，第三个测量点射出激光在货架立柱上形成光点时，控制货叉组向第三个测量点的方向移动；当第二个测量点射出激光在货架立柱上形成光点，述第三个测量点射出激光未在货架立柱上形成光点时，控制货叉组向第二个测量点的方向移动，直至第二激光测距仪和第三激光测距仪射出的激光是在同一货架立柱上形成光点后，再重复步骤(3)。
对货叉组的位置进行微调时，货叉组的位移S的范围为：S≤5mm，具体可根据实际情况调整。
此步骤中，通过同侧设置的激光测距仪判断货叉组和库位两侧货架立柱之间的偏差，在定位准确的情况下，第二激光测距仪和第三激光测距仪射出的激光均能照射到同一货架立柱上并形成光点，根据两光点之间的距离以及定位精度需求进行微调，货叉组即可准确进入库位；但是在带载荷情况下，货叉组或防摆伸缩杆发生应力变形引起左右定位偏差，导致第二激光测距仪和第三激光测距仪中有一个射出的激光不能在立柱上形成光点，造成测量数据丢失，或者其中一个的测量数值明显大于另外一个数值的异常情况，此时起重机控制系统根据异常情况控制运行机构调整货叉组相对货架立柱的位置，控制货叉组向数值异常的相反方向移动，直至第二激光测距仪和第三激光测距仪射出的激光均能在货架立柱上形成光点，然后再根据光点之间的距离以及定位精度对所述货叉组的位置进行微调，使货叉组准确进入库位。
综上所述，本发明的用于起重机的货叉自适应定位装置及定位方法，采用测距机构测量货叉组左侧和右侧到对应货架立柱之间的距离，先调节货叉组与库位的角度，保障货叉进入库位时垂直于库位立面；然后调节货叉组左右的位置，防止货叉组因带载荷发生应力变形而导致左右定位偏差，从而确保了货叉组与库位相对位置的准确性，避免在运行中放置货物时，导致托盘或货物边缘撞到货架立柱上；该用于起重机的货叉自适应定位装置及定位方法，在行车运动到预备入库的位置，可进行一定的自适应调节，在行车大车、小车、带载荷定位误差的情况下，同时对防摆伸缩杆、货叉组应力形变造成定位偏差进行测量，并反馈给起重机控制系统进行微调，确保了货叉组与库位相对位置的准确性。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种用于起重机的货叉自适应定位装置，其特征在于，包括
货叉组，其通过防摆伸缩杆安装在起重机上；
测距机构，设于所述货叉组的两端，用于接收测量指令和传递测量数据，该测距机构分别从所述货叉组一端的第一测量点和所述货叉组另一端的第二测量点和第三测量点射出激光在对应的货架立柱上形成光点从而得到测量数据；
起重机控制系统，用于向所述测距机构发出测量指令和接收所述测量机构传递的测量数据，对测量数据进行处理并计算出所述货叉组的定位偏差值，根据定位偏差值生成旋转指令和位移指令；
旋转机构，分别与所述货叉组和所述起重机控制系统连接，用于接收旋转指令和调节所述货叉组的角度；以及
运行机构，分别与所述货叉组和所述起重机控制系统连接，用于接收位移指令和调节所述货叉组的位置。
2.根据权利要求1所述的用于起重机的货叉自适应定位装置，其特征在于，所述测距机构包括设于所述货叉组第一测量点的第一激光测距仪、设于所述货叉组第二测量点的第二激光测距仪以及设于所述货叉组第三测量点的第三激光测距仪；
所述第一激光测距仪用于测量第一测量点到对应的货架立柱之间的距离；
所述第二激光测距仪用于测量第二测量点到对应的货架立柱之间的距离；
所述第三激光测距仪用于测量第三测量点到对应的货架立柱之间的距离。
3.根据权利要求2所述的用于起重机的货叉自适应定位装置，其特征在于，所述第二激光测距仪和第三激光测距仪平行设置。
4.一种用于起重机的货叉自适应定位方法，其特征在于，采用如权利要求1-3任一项所述的用于起重机的货叉自适应定位装置，该定位方法包括以下步骤：
(1)货叉组进入到库位的预备位置后，分别测量所述货叉组的第一测量点、第二测量点和第三测量点到对应的货架立柱之间的距离L1、L2和L3；
(2)根据L1与L2或L3数值的大小，判断货叉组与库位立面是否垂直，若是，则进入步骤(3)，若否，则计算出货叉组的角度偏差值，控制旋转机构对所述货叉组的角度进行调整，调整后返回步骤(1)；
(3)若第二测量点和第三测量点射出的激光在同一货架立柱上形成光点，则根据光点之间的距离以及定位精度对所述货叉组的位置进行微调，使货叉组准确进入库位；反之，则控制所述运行机构对所述货叉组的位置进行调整，调整后重复步骤(3)。
5.根据权利要求4所述的用于起重机的货叉自适应定位方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述判断货叉组与库位立面是否垂直的方法为：
若L1＝L2或L3，则所述货叉组与所述库位立面垂直；或
若L1与L2的差值d1≤d2*tanθ°，则所述货叉组与所述库位立面垂直，其中d1为L1与L2之间的差值；d2为第一测量点到第二测量点之间的距离；θ为所述货叉组的最大允许偏差角度；或
若L1与L3的差值d3≤d2*tanθ°，则所述货叉组与所述库位立面垂直；其中d3为L1与L3之间的差值；d4为第一测量点到第三测量点之间的距离；θ为货叉组的最大允许偏差角度。
6.根据权利要求5所述的用于起重机的货叉自适应定位方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述货叉组的最大允许偏差角度θ≤3°。
7.根据权利要求4所述的用于起重机的货叉自适应定位方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述货叉组的角度偏差值α为
α＝arctan(d1/d2)或α＝arctan(d3/d4)
式中，α为货叉组的角度偏差值；d1为L1与L2之间的差值；d2为第一测量点到第二测量点之间的距离；d3为L1与L3之间的差值；d4为第一测量点到第三测量点之间的距离。
8.根据权利要求4所述的用于起重机的货叉自适应定位方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述对所述货叉组的位置进行调整的方法为：
当所述第二个测量点射出激光未在货架立柱上形成光点时，控制所述货叉组向所述第三个测量点的方向移动；
当所述第三个测量点射出激光未在货架立柱上形成光点时，控制所述货叉组向所述第二个测量点的方向移动。
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