CN117657832B - 一种定量无人化装车系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定量无人化装车系统及控制方法，涉及定量装载技术领域。本发明主要包括光电距离检测组件、下料组件、车辆前进距离检测组件以及扬尘光电探测组件。本发明通过光电距离检测组件对进入装车通道的动态车辆进行探测，通过车辆前进距离检测组件对车辆前进状态进行探测，分析车辆厢斗相应规格参数以及移动的位置变化，通过下料组件对车辆厢斗指定区域位置进行定量化、均衡化的下料，同时通过扬尘光电探测组件对实时下料区域的扬尘状态变化进行监测，使得扬尘与下料状态可以并存，降低了原料扬尘对装车环境的影响，保证了下料装车效率，减少原料损失，实现了精准化、节能化、高效化的定量装车过程。

Description

一种定量无人化装车系统及控制方法

技术领域

本发明涉及定量装载技术领域，尤其涉及一种定量无人化装车系统及控制方法。

背景技术

在货物、原料的装车作业中，随着工人工资不断上涨，自动化装车已成为趋势，而定量装车控制系统是目前很多企业都会用到或是需要改进的项目之一。但在定量装车过程中，下料容易引起较多的扬尘，导致整个装车环境十分恶劣，而且这些扬尘其实都是原料颗粒的粉末，大量的扬尘四处逃逸，无形中也损耗了大量的原料，还会影响装车通道内许多机械设备的正常使用寿命（如影响设备散热、密封等），打扫起来也十分不便。因此，如何降低原料扬尘对装车环境的影响，减少原料损失，实现精准化、节能化、高效化的定量装车过程，成为需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种定量无人化装车系统及控制方法，从而使得扬尘与下料状态可以并存，降低了原料扬尘对装车环境的影响，保证了下料装车效率，减少原料损失，实现了精准化、节能化、高效化的定量装车过程。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种定量无人化装车系统，包括以下内容：

光电距离检测组件：配置有竖直朝下进行距离探测的光电距离传感探头。

下料组件：配置有水平横向移动的直线移动装置以及位于直线移动装置下方的下料仓和位于下料仓底侧的多个均匀分布的下料管，下料管配置有流量检测模块、位于流量检测模块下方的控制阀。

车辆前进距离检测组件：配置有升降装置，升降装置输出端竖直向下，升降装置输出端的轴杆底侧端安装有横向距离传感模块，横向距离传感模块检测方向朝向车辆进入口。

扬尘光电探测组件：配置有固定安装在车辆通道旁侧方位侧位架上的伺服电机以及由伺服电机驱动调节水平高度的升降横板，升降横板朝向车辆通道的一侧面嵌设有多个均匀分布的探测头，其中，探测头与下料管在竖直方向上交错分布。

作为本发明装车系统的一种优选技术方案：下料组件的直线移动装置导向安装在一导向横杆上，导向横杆一侧端固定连接第一固定架，光电距离检测组件固定安装在第一固定架下侧，导向横杆另一侧端固定连接第二固定架，车辆前进距离检测组件固定安装在第二固定架下侧。

作为本发明装车系统的一种优选技术方案：光电距离检测组件的光电距离传感探头、下料组件的下料管都高于车辆最高点位置。

作为本发明装车系统的一种优选技术方案：车辆进入车辆通道后，横向距离传感模块下降至与车辆车头齐平的位置。

作为本发明装车系统的一种优选技术方案：升降横板的相邻探测头之间间距尺寸与下料仓的相邻下料管之间间距尺寸相同，升降横板的探测头水平分布跨度尺寸大于下料仓的下料管水平分布跨度尺寸。

作为本发明装车系统的一种优选技术方案：伺服电机输出端竖直向上并连接有驱动螺杆，升降横板中间位置设有螺纹套，驱动螺杆螺接并穿过螺纹套。侧位架还固定安装有一组固定导杆，升降横板两侧端设置有滑动安装在固定导杆上的滑动套管。

本发明提供一种定量无人化装车系统的控制方法，包括以下步骤：

S1.车辆进入车辆通道后，光电距离检测组件启动，光电距离传感探头进行距离探测，当光电距离传感探头探测到距离为Lm-Lc时，横向距离传感模块对车辆移动距离进行监测，控制系统获取到车辆实时移动的距离，其中，Lc为车辆厢斗底面与车辆通道地面之间的距离，Lm为光电距离传感探头与车辆通道地面之间的距离。

S2.车辆继续前进过程中，若原本探测距离为Lm-Lc的光电距离传感探头探测到距离先变为La=Lm-Ln，而后又变为Lm，则车辆厢斗脱离光电距离传感探头的探测范围，通过相应的提示装置提示司机停止前进。其中，Ln为系统预输入的车辆厢斗高度。

S3.控制系统分析光电距离传感探头结束对车辆厢斗进行探测时横向距离传感模块探测到的车辆所移动距离，即车辆厢斗长度。

S4.控制系统根据车辆厢斗高度，通过伺服电机将升降横板的探测头调节至高于车辆厢斗的水平位置处。

S5.控制系统判断下料组件侧端位置的下料管与车辆厢斗前端、尾端的距离，下料组件移动至距离最短的车辆厢斗侧端位置，下料组件的各个下料管开始下料，同时扬尘光电探测组件的所有探测头启动：当探测头检测到扬尘超高时，探测头竖直方向上方的相邻两个下料管停止下料，当探测头再次未检测到扬尘超高，竖直方向上方的相邻两个下料管继续下料。

S6.每个下料管完成车辆厢斗当前位置的下料量后，下料管停止下料，待所有下料管都完成下料量指标后，直线移动装置带动下料组件移动至下一个相邻的车辆厢斗下料区域进行下料，直至下料组件完成对车辆厢斗所有下料位置的下料操作。

作为本发明装车系统控制方法的一种优选技术方案：控制系统中，扬尘超高动作指令的优先级高于扬尘未超高动作指令。

作为本发明装车系统控制方法的一种优选技术方案：下料组件移动过程中，存在下料管位置重叠时，已经完成下料量指标的下料管位置不再进行下料操作。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过光电距离检测组件对进入装车通道的动态车辆进行探测，通过车辆前进距离检测组件对车辆前进状态进行探测，分析车辆厢斗相应规格参数以及移动的位置变化，通过下料组件对车辆厢斗指定区域位置进行定量化、均衡化的下料，同时通过扬尘光电探测组件对实时下料区域的扬尘状态变化进行监测，使得扬尘与下料状态可以并存，降低了原料扬尘对装车环境的影响，保证了下料装车效率，减少原料损失，实现了精准化、节能化、高效化的定量装车过程。

附图说明

图1为本发明中车辆开始进入装车通道时的示意图。

图2为本发明中车辆完全进入装车通道时的示意图。

图3为本发明中各个系统组件的分布示意图。

图4为本发明中原料正在进行装车时的示意图。

图5为图4中A处局部放大的示意图。

其中：1-光电距离检测组件，101-光电距离传感探头；2-导向横杆；3-下料组件，301-直线移动装置，302-下料仓，303-下料管，3031-流量检测模块，3032-控制阀；4-横向距离传感模块；5-升降装置；6-第一固定架；7-第二固定架；8-扬尘光电探测组件，801-伺服电机，802-驱动螺杆，803-螺纹套，804-升降横板，805-探测头，806-滑动套管，807-固定导杆。

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。

实施例一、本发明涉及一种定量无人化装车系统，主要包括光电距离检测组件1、下料组件3、车辆前进距离检测组件以及扬尘光电探测组件8，具体内容如下：

请参阅图1、图2、图4，光电距离检测组件1包括光电距离传感探头101，光电距离传感探头101竖直朝下进行距离探测。

下料组件3包括直线移动装置301、下料仓302、下料管303，直线移动装置301在导向横杆2上水平横向移动，下料仓302位于直线移动装置301下方，下料管303有多个且都均匀分布在下料仓302底侧。另外，结合图5，下料管303配置有流量检测模块3031、控制阀3032，其中，控制阀3032位于流量检测模块3031下方。光电距离检测组件1的光电距离传感探头101、下料组件3的下料管303都高于车辆最高点位置。

车辆前进距离检测组件：配置有升降装置5，升降装置5输出端竖直向下，升降装置5输出端的轴杆底侧端安装有横向距离传感模块4，横向距离传感模块4检测方向朝向车辆进入口。车辆进入车辆通道后，横向距离传感模块4下降至与车辆车头齐平的位置（车辆完成装载后，升降装置5带动横向距离传感模块4向上移动到最高位）。第一固定架6、第二固定架7分别固定安装在导向横杆2两侧端，光电距离检测组件1固定安装在第一固定架6下侧，车辆前进距离检测组件固定安装在第二固定架7下侧。

请参阅图3、图5，扬尘光电探测组件8包括伺服电机801、升降横板804，伺服电机801固定安装在车辆通道旁侧方位侧位架上，伺服电机801输出端竖直向上并连接有驱动螺杆802，升降横板804中间位置设有螺纹套803，驱动螺杆802螺接并穿过螺纹套803，伺服电机801驱动调节升降横板804进行上下移动。另外，侧位架还固定安装有一组固定导杆807，升降横板804两侧端设有滑动套管806，滑动套管806滑动安装在固定导杆807上。

升降横板804朝向车辆通道的一侧面嵌设有多个均匀分布的探测头805，其中，探测头805与下料管303在竖直方向上交错分布，如图3、图5，在探测头805与下料管303不在同一垂直于纸面的竖直平面内。

相邻的两个探测头805之间间距尺寸与相邻的两个下料管303之间间距尺寸相同，升降横板804上的多个探测头805水平分布跨度尺寸大于下料仓302的多个下料管303水平分布跨度尺寸，结合图3，就是升降横板的探测头805能够进行探测的水平区域大一些，下料仓302的下料管303分布的范围小一些。

实施例二、本发明涉及一种定量无人化装车系统的控制方法，主要的方法环节内容如下：

首先，车辆进入车辆通道后，光电距离检测组件1启动，光电距离传感探头101进行距离探测，当光电距离传感探头101探测到距离为Lm-Lc时，横向距离传感模块4对车辆移动距离进行监测，控制系统获取到车辆实时移动的距离，其实也就是分析得到了车辆的厢斗实时长度，其中Lc为车辆厢斗底面与车辆通道地面之间的距离，Lm为光电距离传感探头101与车辆通道地面之间的距离。

当光电距离传感探头检测到的距离La符合厢斗内底面的距离Lm-Lc时，横向距离传感模块启动，系统开始分析车辆实时横向移动的距离。

作为判定是否进入车辆厢斗范围的条件：光电距离传感探头检测到的距离La符合厢斗内底面的距离Lm-Lc，并横向连续的距离不小于系统预设的参考值Lmin，如Lmin=0.5m。

若符合，则从一开始符合距离要求的位置点就记作为厢斗起点。

若不符合，则判定为非车辆厢斗范围，并继续监测后续符合厢斗内底面的距离的位置信息。

环节二，车辆继续前进过程中，若原本探测距离为Lm-Lc的光电距离传感探头101探测到距离先变为La=Lm-Ln，而后又变为Lm，则车辆厢斗脱离光电距离传感探头101的探测范围，通过相应的提示装置提示司机停止前进，车辆停下后，升降装置5就带动横向距离传感模块4上升，等到车辆装车结束后，车辆就可能直接驶出。其中，Ln为系统预输入的车辆厢斗高度。

环节三，控制系统分析光电距离传感探头101结束对车辆厢斗进行探测时横向距离传感模块4探测到的车辆所移动距离，即车辆厢斗长度。

环节四，控制系统根据车辆厢斗高度，通过伺服电机801将升降横板804的探测头805调节至高于车辆厢斗的水平位置处，伺服电机801带动升降横板804升降的方式也很简答，伺服电机801转动，驱动螺杆802就转动，而升降横板804的螺纹套803无法转动，升降横板804就在竖直方向上进行移动。至于具体比车辆厢斗高多少，可以根据实际情况来定，有的原料颗粒扬尘下降的快，探测头805就可以超出车辆厢斗高一些，有的原料颗粒扬尘下降的慢，探测头805超出车辆厢斗的距离就应该小一些。

环节五，控制系统判断下料组件3侧端位置的下料管303与车辆厢斗前端、尾端的距离，下料组件3移动至距离最短的车辆厢斗侧端位置，下料组件3的各个下料管303开始下料，同时扬尘光电探测组件的所有探测头805启动：

当探测头805检测到扬尘超高时，也就是扬尘扬起的高度超过了探测头805的高度，探测头805竖直方向上方的相邻两个下料管303停止下料，如图5，中间Sc区域出现扬尘超高，Sc区域三个探测头805竖直方向上方的四个下料管303停止下料，当探测头805再次未检测到扬尘超高，竖直方向上方的相邻两个下料管303继续下料。

最后，每个下料管303完成车辆厢斗当前位置的下料量后，下料管303停止下料，待所有下料管303都完成下料量指标后，直线移动装置301带动下料组件3移动至下一个相邻的车辆厢斗下料区域进行下料，直至下料组件3完成对车辆厢斗所有下料位置的下料操作。

另外，在控制系统中，扬尘超高动作指令的优先级高于扬尘未超高动作指令，就是一个下料管303，存在一侧扬尘超高动作指令和另一侧扬尘未超高动作指令，那就执行扬尘超高动作指令。

而在下料组件3移动过程中，存在下料管303位置重叠时，已经完成下料量指标的下料管303位置不再进行下料操作，这个主要针对下料组件3最后一处位置的下料，例如车辆厢斗尾端进行下料时，下料组件3的下料管303位置可以就会与前一处下料区域重叠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种定量无人化装车系统的控制方法，其特征在于，实现该控制方法所依托的系统装置包括：

光电距离检测组件（1）：配置有竖直朝下进行距离探测的光电距离传感探头（101）；

下料组件（3）：配置有水平横向移动的直线移动装置（301）以及位于直线移动装置（301）下方的下料仓（302）和位于下料仓（302）底侧的多个均匀分布的下料管（303），所述下料管（303）配置有流量检测模块（3031）、位于流量检测模块（3031）下方的控制阀（3032）；

车辆前进距离检测组件：配置有升降装置（5），所述升降装置（5）输出端竖直向下，所述升降装置（5）输出端的轴杆底侧端安装有横向距离传感模块（4），所述横向距离传感模块（4）检测方向朝向车辆进入口；

扬尘光电探测组件（8）：配置有固定安装在车辆通道旁侧方位侧位架上的伺服电机（801）以及由伺服电机（801）驱动调节水平高度的升降横板（804），所述升降横板（804）朝向车辆通道的一侧面嵌设有多个均匀分布的探测头（805），其中，所述探测头（805）与下料管（303）在竖直方向上交错分布；

控制方法步骤如下：

S1.车辆进入车辆通道后，光电距离检测组件（1）启动，光电距离传感探头（101）进行距离探测，当光电距离传感探头（101）探测到距离为Lm-Lc时，横向距离传感模块（4）对车辆移动距离进行监测，控制系统获取到车辆实时移动的距离，其中，Lc为车辆厢斗底面与车辆通道地面之间的距离，Lm为光电距离传感探头（101）与车辆通道地面之间的距离；

S2.车辆继续前进过程中，若原本探测距离为Lm-Lc的光电距离传感探头（101）探测到距离先变为La=Lm-Ln，而后又变为Lm，则车辆厢斗脱离光电距离传感探头（101）的探测范围，通过相应的提示装置提示司机停止前进；

其中，Ln为系统预输入的车辆厢斗高度；

S3.控制系统分析光电距离传感探头（101）结束对车辆厢斗进行探测时横向距离传感模块（4）探测到的车辆所移动距离，即车辆厢斗长度；

S4.控制系统根据车辆厢斗高度，通过伺服电机（801）将升降横板（804）的探测头（805）调节至高于车辆厢斗的水平位置处；

S5.控制系统判断下料组件（3）侧端位置的下料管（303）与车辆厢斗前端、尾端的距离，下料组件（3）移动至距离最短的车辆厢斗侧端位置，下料组件（3）的各个下料管（303）开始下料，同时扬尘光电探测组件的所有探测头（805）启动：

当探测头（805）检测到扬尘超高时，探测头（805）竖直方向上方的相邻两个下料管（303）停止下料，当探测头（805）再次未检测到扬尘超高，竖直方向上方的相邻两个下料管（303）继续下料；

S6.每个下料管（303）完成车辆厢斗当前位置的下料量后，下料管（303）停止下料，待所有下料管（303）都完成下料量指标后，直线移动装置（301）带动下料组件（3）移动至下一个相邻的车辆厢斗下料区域进行下料，直至下料组件（3）完成对车辆厢斗所有下料位置的下料操作。

2.根据权利要求1所述的一种定量无人化装车系统的控制方法，其特征在于：

所述下料组件（3）的直线移动装置（301）导向安装在一导向横杆（2）上，所述导向横杆（2）一侧端固定连接第一固定架（6），所述光电距离检测组件（1）固定安装在第一固定架（6）下侧，所述导向横杆（2）另一侧端固定连接第二固定架（7），车辆前进距离检测组件固定安装在第二固定架（7）下侧。

3.根据权利要求1所述的一种定量无人化装车系统的控制方法，其特征在于：

所述光电距离检测组件（1）的光电距离传感探头（101）、下料组件（3）的下料管（303）都高于车辆最高点位置。

4.根据权利要求1所述的一种定量无人化装车系统的控制方法，其特征在于：

车辆进入车辆通道后，所述横向距离传感模块（4）下降至与车辆车头齐平的位置。

5.根据权利要求1所述的一种定量无人化装车系统的控制方法，其特征在于：

所述升降横板（804）的相邻探测头（805）之间间距尺寸与下料仓（302）的相邻下料管（303）之间间距尺寸相同，所述升降横板（804）的探测头（805）水平分布跨度尺寸大于下料仓（302）的下料管（303）水平分布跨度尺寸。

6.根据权利要求1所述的一种定量无人化装车系统的控制方法，其特征在于：

所述伺服电机（801）输出端竖直向上并连接有驱动螺杆（802），所述升降横板（804）中间位置设有螺纹套（803），所述驱动螺杆（802）螺接并穿过螺纹套（803）；

侧位架还固定安装有一组固定导杆（807），所述升降横板（804）两侧端设置有滑动安装在固定导杆（807）上的滑动套管（806）。

7.根据权利要求1所述的一种定量无人化装车系统的控制方法，其特征在于：

控制系统中，扬尘超高动作指令的优先级高于扬尘未超高动作指令。

8.根据权利要求1所述的一种定量无人化装车系统的控制方法，其特征在于：

下料组件（3）移动过程中，存在下料管 （303）位置重叠时，已经完成下料量指标的下料管（303）位置不再进行下料操作。