CN202784916U - 一种定位车伸臂位置确定系统和伸臂控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定位车伸臂位置确定系统和伸臂控制系统，该定位车伸臂位置确定系统包括：用于发出激光信号的N个激光发射器；与所述N个激光发射器相对的N个激光接收器，用于接收所述激光信号、并根据有无接收到所述激光信号而发出判断信号，其中每个激光发射器与每个激光接收器一一对应；以及与所述N个激光接收器连接的控制器，所述控制器根据所述判断信号确定所述定位车的伸臂位置，其中N为整数，且N≥2。通过本实用新型提供的定位车伸臂位置确定系统和伸臂控制系统，可以使得对定位车的定位效率高、定位精度高、不易受干扰，能够根据实际情况控制定位车在正确的位置处伸臂。

Description

一种定位车伸臂位置确定系统和伸臂控制系统

技术领域

本实用新型涉及工程技术领域，具体地，涉及一种定位车伸臂位置确定系统和伸臂控制系统。

背景技术

通常，火车的翻卸任务是由翻车机系统实现的，该翻车机系统包括定位车、推车机、翻车机主体三大主要运动机构。在执行火车的翻卸任务期间，定位车需要完成如下动作：定位车大臂12伸臂——定位车11牵引整列火车前进27m（两节车厢的长度）——将两节火车车厢定位在翻车机平台——定位车11在此位置等待10s，直到整列火车完全停止——定位车大臂12缩臂——定位车11返回到伸臂位置——定位车大臂12伸臂，以此周而复始地进行，如图1所示。

现有的控制定位车伸臂的方法是设置一预定位置，当定位车11行驶到该预定位置时，控制定位车大臂12伸臂。但由于火车制造的原因，每节火车车厢的长度并不是严格相等，并且由于火车钩头内部存在缓冲弹簧，造成两节火车车厢的总长度在27m上下波动，不是一个固定值，因此定位车11返回到实际伸臂位置的具体数值是变化的。

为了动态确定定位车伸臂的位置，一种方法是利用红外线反射式光电传感器进行辅助定位，如图2所示。其原理是在定位车11返回到伸臂位置过程中（沿箭头方向行驶），当定位车11离伸臂位置大约2m左右，定位车11减速慢行，此时第一红外线反射式光电传感器14开始对火车钩档信号进行检测，一旦第一红外线反射式光电传感器14检测到火车钩档信号，则将定位车11当前的即时位置减去一个固定值（一般为两节火车钩档之间的距离）作为定位车11行走的目标位置，定位车11行走到此位置后，两个红外线反射式光电传感器应该都检测到钩档，此时定位车大臂12可以伸臂。

但是，这种定位方式存在两个缺点：首先，由于红外线反射式光电传感器检测延时及PLC扫描运算的延时，以及这种延时大小的不确定性，定位车必须以很慢的速度行走，从而使得由于这种延时产生的误差可以忽略。但是这会大大影响定位车的作业效率，虽然只有几米远的距离，但是花在这里的时间却是几十秒，导致整个翻车机作业过程的效率降低。其次，由于红外线反射式光电传感器自身的局限性，当出现雨雪雾等恶劣天气时，定位非常不准，严重影响作业效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种定位车伸臂位置确定系统和伸臂控制系统，以解决现有技术中定位效率低、定位精度低、易受干扰等问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种定位车伸臂位置确定系统，该定位车伸臂位置确定系统包括：用于发出激光信号的N个激光发射器；与所述N个激光发射器相对的N个激光接收器，用于接收所述激光信号、并根据有无接收到所述激光信号而发出判断信号，其中每个激光发射器与每个激光接收器一一对应；以及与所述N个激光接收器连接的控制器，所述控制器根据所述判断信号确定所述定位车的伸臂位置，其中N为整数，且N≥2。

优选地，所述N个激光发射器与所述N个激光接收器平行放置。

优选地，所述N个激光发射器等间距放置，以及所述N个激光接收器等间距放置。

优选地，所述间距为10mm。

优选地，所述N=30。

优选地，所述N个激光发射器距离地面的高度大于所述N个激光接收器距离地面的高度。

优选地，所述N个激光发射器与所述N个激光接收器距离地面的高度相同。

优选地，所述定位车伸臂位置确定系统还包括与所述控制器连接的报警器，所述控制器在所述N个激光发射器和/或所述N个激光接收器中的任意一者出现故障时发出控制信号，控制所述报警器报警。

优选地，所述控制器为PLC。

本实用新型还提供一种定位车伸臂控制系统，该定位车伸臂控制系统包括：上述定位车伸臂位置确定系统；以及与所述控制器连接的定位车，所述控制器控制所述定位车行走到所述伸臂位置处时伸臂。

通过上述技术方案，可以采用激光发射器和激光接收器来辅助确定定位车的伸臂位置，能够根据实际情况控制定位车在正确的位置处伸臂。由于激光光束强，因此检测状态稳定不易受干扰，可用于较恶劣的环境中，而且感应速度快，可以提高定位效率，并且多个激光发射器和多个激光接收器的间距设置较为紧密，因此可提高定位精度。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是定位车循环作业的示意图；

图2是利用红外线发射式光电传感器进行辅助定位的示意图；

图3是本实用新型公开的定位车伸臂位置确定系统的结构图；

图4a是利用本实用新型公开的定位车伸臂位置确定系统进行定位的俯视图；

图4b是利用本实用新型公开的定位车伸臂位置确定系统进行定位的左视图；

图5是图4a所示的替换实施方式的俯视图；以及

图6是本实用新型公开的另一定位车伸臂位置确定系统的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图3是本实用新型公开的定位车伸臂位置确定系统的结构图。如图3所示，该定位车伸臂位置确定系统可以包括：用于发出激光信号的N个激光发射器31；与所述N个激光发射器31相对的N个激光接收器32，用于接收所述激光信号、并根据有无接收到所述激光信号而发出判断信号（例如，开关量信号），其中每个激光发射器可以与每个激光接收器一一对应（例如，激光发射器31a对应于激光接收器32a、激光发射器31b对应于激光接收器32b等）；以及与所述N个激光接收器31连接的控制器33，所述控制器33可以根据所述判断信号确定所述定位车的伸臂位置，其中N为整数，且N≥2，例如，N=30。

优选地，所述N个激光发射器31可以与所述N个激光接收器32平行放置。所述N个激光发射器31可以等间距放置，以及所述N个激光接收器32可以等间距放置，其中，所述间距可以例如为10mm。所述控制器可以例如为PLC。

从上述可知，通过检测激光发射器31与激光接收器32之间的光路是否被遮挡，以此来确定定位车的伸臂位置。

具体地，当激光发射器31距离地面的高度大于激光接收器32距离地面的高度时，即在如图4a和4b所示的情况中，在火车车厢21进入到激光发射器31与激光接收器32的检测范围时，火车车厢21的前端的一部分（例如，车角210）开始遮挡激光发射器31与激光接收器32之间的光路。

可替换地，当激光发射器31与激光接收器32距离地面的高度相同时，所述激光发射器31与所述激光接收器32分别位于火车车厢21的两侧，如图5所示。也就是说，当火车车厢21进入到激光发射器31与激光接收器32的检测范围时，火车车厢21的前端211开始遮挡激光发射器31与激光接收器32之间的光路。

虽然上面描述了激光发射器31与激光接收器32的两种位置关系及其所对应的实施方式，但是本实用新型不限于此，任何使得火车车厢的前端或前端的一部分能够遮挡激光发射器31与激光接收器32之间的光路的放置方法均是可行的。例如，在图5的情况下，激光发射器31距离地面的高度也可以高于激光接收器32距离地面的高度，只要保证二者之间的光路能够被火车车厢21的前端211遮挡住即可。或者激光发射器31与激光接收器32的位置互换等等。为了避免火车钩档22或其他物体的干扰，例如，人走过激光发射器31与激光接收器32之间，因此，激光发射器31和激光接收器32中距离地面稍低的也至少接近火车车顶，但低于火车车顶。

激光发射器31与激光接收器32可安装于支架34上，如图4a所示，该支架34的形状并没有限制，只要能够固定激光发射器31和激光接收器32且不影响各部件的正常运行即可。

下面描述如何通过激光发射器31与激光接收器32之间的光路遮挡来进行定位车伸臂位置确定的方法。

假设定位车行车的目标位置为3000mm（火车车厢21的前端211的位置处），定位车可以伸臂的位置在3000mm±150mm之间，允许有20mm的定位误差。将30套激光发射器与激光接收器固定于目标位置附近，每隔10mm布置一套激光发射器与激光接收器，如图4a或图5所示。当定位车的行走目标位置为3000mm时，火车车厢21的车角210或前端211在图4a或图5所示位置，火车车厢21刚好挡到15个激光光束。一旦激光接收器没有接收到激光信号，也就是说激光发射器与激光接收器之间的光路被遮挡，该激光接收器就向控制器33发送一低电平信号，反之，其向控制器33发送一高电平信号，所述控制器33根据所接收到的低电平信号和高电平信号的数量，来确定定位车应当伸臂的实际位置。

具体地，在定位车可以伸臂位置附近，被火车车厢21挡住的光路是连续的，没有被挡住的光路也是连续的。被挡住的光路信号可以设为0，没有被挡住的光路信号可以设为1，所以把30个判断信号加到一起，即得到没有被火车车厢21挡住的光路的个数n。确定好n的值之后，可以按照下式来确定定位车的伸臂位置：

S=3000-150+n*10等式（1）

其中，S为定位车的伸臂位置，n为没有被火车车厢21挡住的光路的个数。

举个例子，如果火车车厢21的车角210或前端211挡住一半的光路，则n=15，根据等式（1）可以确定出S=3000mm。而如果火车车厢21的车角210或前端211挡住14个光路（也就是比图4a或图5所示的位置往左10mm），则n=16，根据等式（1）可以确定出S=3010mm，也就是相比挡住一半的情形，定位车返回的目标位置需要向前10mm，这与实际完全一样。

因此，当定位车开始返回到伸臂位置时，定位车的伸臂位置S早已确定，定位车可以高速行走到此位置，而不用考虑各种延时产生的误差，可以大大提高作业效率。采用激光式发射器和接收器，其检测距离长（可达几十米），光束强，因此检测状态稳定不易受干扰，可以可靠使用在野外或者有灰尘的环境中，完全能够适应翻车机作业现场恶劣的工作环境。此外，还可以检测不同性质、不同外形、不同材质及不同颜色物体。

此外，如果N个激光发射器31和/或N个激光接收器32中任何一个出现故障时，则会影响位置的确定，从而造成定位不准。因此，本实用新型还提供另一种定位车伸臂位置确定系统的结构，如图6所示。从图6可以看出，该定位车伸臂位置确定系统还可以包括与所述控制器33连接的报警器35，所述控制器33在所述N个激光发射器31和/或所述N个激光接收器32中的任意一者出现故障时发出控制信号，使得所述报警器35报警。

具体地，以图4a为例，在定位车牵引整列重车前进的过程中，30组激光发射器和激光接收器必然有全部被火车车厢21挡住的情况和经过钩档22时全部没有挡住的情况，即在定位车牵引整列车前进过程中，n的数值至少有一次为0和有一次为30。因此，控制器33可以对n为0和30的次数x、y分别进行计数，如果定位车牵引整列车前进完成后x≥1，y≥1，则认为所有激光发射器和所有激光接收器都是正常的。否则认为出现故障，控制器33发出控制信号至报警器35，使得报警器35进行报警，以此提示进行维修。而当定位车返回到伸臂位置时，对x、y清零。在定位车往返的过程中，反复上述过程。这样，就避免了因激光发射器和/或激光接收器自身的故障而导致的定位不准确的缺陷。

上面描述了激光发射器和激光接收器处于静止时，利用其进行伸臂位置确定的方法，但本实用新型并不限于此，激光发射器和激光接收器可以安装于定位车上，随定位车的行走来进行检测。例如，可在定位车上安装两个激光发射器和两个激光接收器，使得该两个激光发射器和两个激光接收器能够随定位车移动，如两个激光发射器安装于图2所示的第一红外线反射式光电传感器14和第二红外线反射式光电传感器13的位置处。在定位车返回的过程中，在车厢的位置处激光发射器和激光接收器之间的光路被遮挡，在车厢之间的钩档处，激光接收器可以接收到激光信号。当两个激光接收器均接收到激光信号并且定位车编码器数据在定位车可以伸臂范围内时，此时可以确定定位车已到达要伸臂的位置处。

本实用新型还将上述定位车伸臂位置确定系统应用于定位车伸臂控制系统，除上述定位车伸臂位置确定系统之外，该定位车伸臂控制系统还包括：与所述控制器33连接的定位车，所述控制器33控制所述定位车行走到所述伸臂位置处时伸臂。

由此，通过本实用新型提供的定位车伸臂位置确定系统和定位车伸臂控制系统，可以采用激光式发射器和接收器来辅助进行定位车伸臂位置的确定，能够根据实际情况动态地控制定位车在正确的位置处伸臂。由于激光光束强，因此检测状态稳定不易受干扰，可用于较恶劣的环境中，而且感应速度快，可以提高定位效率，并且多个激光发射器和多个激光接收器的间距设置较为紧密，因此可提高定位精度。此外，也可以增加激光发射器和激光接收器的数量，以此增加检测的范围。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种定位车伸臂位置确定系统，其特征在于，该定位车伸臂位置确定系统包括：

用于发出激光信号的N个激光发射器；

与所述N个激光发射器相对的N个激光接收器，用于接收所述激光信号、并根据有无接收到所述激光信号而发出判断信号，其中每个激光发射器与每个激光接收器一一对应；以及

与所述N个激光接收器连接的控制器，所述控制器根据所述判断信号确定所述定位车的伸臂位置，其中N为整数，且N≥2。

2.根据权利要求1所述的定位车伸臂位置确定系统，其特征在于，所述N个激光发射器与所述N个激光接收器平行放置。

3.根据权利要求1所述的定位车伸臂位置确定系统，其特征在于，所述N个激光发射器等间距放置，以及所述N个激光接收器等间距放置。

4.根据权利要求3所述的定位车伸臂位置确定系统，其特征在于，所述间距为10mm。

5.根据权利要求1所述的定位车伸臂位置确定系统，其特征在于，所述N=30。

6.根据权利要求1所述的定位车伸臂位置确定系统，其特征在于，所述N个激光发射器距离地面的高度大于所述N个激光接收器距离地面的高度。

7.根据权利要求1所述的定位车伸臂位置确定系统，其特征在于，所述N个激光发射器与所述N个激光接收器距离地面的高度相同。

8.根据权利要求1所述的定位车伸臂位置确定系统，其特征在于，该定位车伸臂位置确定系统还包括与所述控制器连接的报警器，所述控制器在所述N个激光发射器和/或所述N个激光接收器中的任意一者出现故障时发出控制信号，控制所述报警器报警。

9.根据权利要求1-8中任意一项权利要求所述的定位车伸臂位置确定系统，其特征在于，所述控制器为PLC。

10.一种定位车伸臂控制系统，其特征在于，该定位车伸臂控制系统包括：

根据权利要求1-9中任意一项权利要求所述的定位车伸臂位置确定系统；以及

与所述控制器连接的定位车，所述控制器控制所述定位车行走到所述伸臂位置处时伸臂。

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