CN204065768U - 一种移动式料斗秤定量装车系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种移动式料斗秤定量装车系统，属于定量装车技术领域；所要解决的技术问题是提供了一种移动式料斗秤定量装车系统，实现汽车在料斗下的定量装车过程，司机将车开到筒仓下的指定位置，车辆不需要再次进行移动，系统能够自动获取车辆的宽高和位置信息，控制料斗秤的移动和料斗秤下料阀门的开度大小，实现汽车的定量装车；解决该技术问题采用的技术方案为：上位机和PLC电连接，利用上位机中存储的信息，依靠PLC控制加料装置给汽车加料；料斗秤活动设置在机架上，料斗秤可沿机架在水平面内移动，标定砝码位于承重料仓底部，在料斗秤底部的出料口上设置有卸料阀门，卸料阀门采用滚动式开合方式；本实用新型可广泛应用于定量装车领域。

Description

一种移动式料斗秤定量装车系统

技术领域

本实用新型一种移动式料斗秤定量装车系统，属于定量装车技术领域。 

背景技术

目前大多数料斗式筒仓定量装车系统，装车过程中没有检测车辆装载量的单元，要把车装满需要司机适时的移动车辆，如果司机没有及时移动车辆，很容易造成物料的溢出，造成车辆欠载和物料的浪费。同时装车过程中需要操作人员通过语音系统指挥司机进行车辆的移动，这样不能很好的保证车厢的每个部位都装满物料，且该过程浪费时间，如果操作人员和司机沟通不畅，则需要司机重新移动车辆，这样会浪费更多的时间。另外如果车辆偏离下料口中心线较远，则有可能使部分物料装不到车中，同样造成物料的浪费和车辆欠载。针对上述装车方式所存在的问题，开发一种移动式料斗秤定量装车系统成为必然。 

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术存在的不足，提供了一种移动式料斗秤定量装车系统，该装车系统实现汽车在料斗下的定量装车过程，司机将车开到筒仓下的指定位置，车辆不需要再次进行移动，系统能够自动获取车辆的宽高和位置信息，进而控制料斗秤的移动和料斗秤下料阀门的开度大小，从而实现汽车的定量装车。 

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种移动式料斗秤定量装车系统，包括加料装置和控制系统，所述控制系统包括上位机和PLC，所述上位机和PLC电连接，利用上位机中存储以及计算得到的信息，结合PLC控制加料装置给汽车进行加料； 

所述加料装置的结构为：包括机架和料斗秤，所述料斗秤活动设置在机架上，所述料斗秤可沿机架在水平面内移动，所述料斗秤包括承重料仓和标定砝码，所述标定砝码位于承重料仓底部，在所述料斗秤底部的出料口上设置有卸料阀门，所述卸料阀门为双向液动平板阀，所述卸料阀门采用滚动式开合方式。 

所述卸料阀门底部设置有滚轮，卸料阀门通过滚轮实现滚动式开合，以减小卸料阀门在开合过程中的摩擦力。 

所述料斗秤的外侧设置有料斗秤支架，所述料斗秤支架的底部设置有导轨轮，所述导轨轮与固定设置在机架上的导轨相匹配，使得料斗秤在机架上沿导轨移动。 

所述料斗秤上设置有称重传感器，所述称重传感器与称重控制器相连，将采集的称重信 息实时发送给称重控制器； 

所述卸料阀门上均设置有位移传感器，所述位移传感器与位移控制器相连，将采集的位移信息实时发送给位移控制器； 

车道的两侧和栏杆上均设置有测距传感器，上述测距传感器与测距控制器相连，将采集的距离信息实时发送给测距控制器； 

上述称重控制器、位移控制器和测距控制器分别与上位机和PLC相连进行通讯。 

所述料斗秤的外壁为折叠结构。 

所述机架底部设置有红绿灯和栏杆机，所述红绿灯和栏杆机用来指挥车辆的启停，所述红绿灯和栏杆机利用PLC进行控制。 

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：本实用新型可以解决现有装车过程中物料溢出的缺陷，这样减少物料的浪费和环境中的粉尘污染，此外，本实用新型节省了装车时间和场地空间，司机只需将车开到指定的位置，该系统可以自动实现装车过程，不需要操作人员指挥司机进行车辆的移动，这样也减少汽车频繁启制动而引起的大气污染，并且该实用新型可以实现车厢的每个部位都装入适当且足量的物料。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。 

图1为本实用新型的结构示意图。 

图2为本实用新型的侧视图。 

图3为本实用新型料斗秤外壁的结构示意图。 

图4为本实用新型中导轨轮和导轨的结构示意图。 

图5为本实用新型中车宽隶属函数图。 

图6为本实用新型中车辆位置隶属函数图。 

图7为本实用新型中右阀门开度隶属函数图。 

图8为本实用新型中左阀门开度隶属函数图。 

图9为本实用新型的控制系统框图。 

图10为本实用新型的总流程图 

图11为本实用新型的装车过程流程图。 

图中，1为机架、2为料斗秤、3为承重料仓、4为标定砝码、5为卸料阀门、6为料斗秤支架、7为导轨轮、8为导轨。 

具体实施方式

如图1～图11所示，本实用新型一种移动式料斗秤定量装车系统，包括加料装置和控制 系统，所述控制系统包括上位机和PLC，所述上位机和PLC电连接，利用上位机中存储以及计算得到的信息，结合PLC控制加料装置给汽车进行加料； 

所述加料装置的结构为：包括机架1和料斗秤2，所述料斗秤2活动设置在机架1上，所述料斗秤2可沿机架1在水平面内移动，所述料斗秤2包括承重料仓3和标定砝码4，所述标定砝码4位于承重料仓3底部，在所述料斗秤2底部的出料口上设置有卸料阀门5，所述卸料阀门5为双向液动平板阀，所述卸料阀门5采用滚动式开合方式。 

所述卸料阀门5底部设置有滚轮，卸料阀门5通过滚轮实现滚动式开合，以减小卸料阀门5在开合过程中的摩擦力。 

所述料斗秤2的外侧设置有料斗秤支架6，所述料斗秤支架6的底部设置有导轨轮7，所述导轨轮7与固定设置在机架1上的导轨8相匹配，使得料斗秤2在机架1上沿导轨8移动。 

所述料斗秤2上设置有称重传感器，所述称重传感器与称重控制器相连，将采集的称重信息实时发送给称重控制器； 

所述卸料阀门5上均设置有位移传感器，所述位移传感器与位移控制器相连，将采集的位移信息实时发送给位移控制器； 

车道的两侧和栏杆上均设置有测距传感器，上述测距传感器与测距控制器相连，将采集的距离信息实时发送给测距控制器； 

上述称重控制器、位移控制器和测距控制器分别与上位机和PLC相连进行通讯。 

所述料斗秤2的外壁为折叠结构。 

所述机架1底部设置有红绿灯和栏杆机，所述红绿灯和栏杆机用来指挥车辆的启停，所述红绿灯和栏杆机利用PLC进行控制。 

本实用新型包括UPS电源，PLC，上位机，车牌识别，视频系统，语音系统，红绿灯，栏杆机，料斗秤2，料斗秤支架6，导轨8，卸料阀门5，液压系统，制动系统，称重传感器，称重控制器，测距传感器，测距控制器，位移传感器，位移控制器。 

所述的UPS电源给系统供电，当系统断电后，可以通过UPS供电，防止断电后系统停止运行，使系统可以完成本次装载过程； 

所述的PLC用来对整个系统进行智能控制； 

所述的上位机具有存储着不同车辆信息的数据库，该数据库中包含的车辆信息有：车牌，车宽，车头长，车厢长，设定的装载量等数据，可与PLC通信，也包括组态软件实时显示装车情况； 

所述的车牌识别系统与上位机连接，获得所需装料车辆的车牌信息； 

所述的视频系统与上位机连接，实时监控装车现场的情况，可以对现场的突发情况做出 正确及时的处理； 

所述的语音系统与上位机连接，在发生突发情况时，可以指挥现场人员进行突发情况的正确处理； 

所述的红绿灯与上位机连接，来指导装料车辆的停止和离开； 

所述的车辆栏杆机与上位机连接，用来阻止和允许装料车辆的通行； 

所述的料斗秤2有额定称重量，可以承载小于其最大载重量的物料，料斗秤2的外壁采用折叠结构，这样可以减少料斗秤2的重量同时增强料斗秤2的强度，从而使料斗秤2的移动可行。 

所述料斗秤支架6上安装料斗秤2，从而实现当料斗秤支架6移动时，料斗秤2随之移动，料斗秤支架6通过导轨轮7和导轨8连接在一起，在料斗秤支架6上安装了多个导轨轮7，本系统中有4个导轨轮，这样使料斗秤支架6具有较强的负载能力，同时使料斗秤2也具有较强的负载能力，从而也使移动料斗秤2的移动可行。 

所述的导轨8是料斗秤支架6移动的轨道，安装在筒仓的下面； 

所述卸料阀门5采用双向液动平板阀，该平板阀门采用滚动式开合方式，这样可以减小阀门在开合过程中的摩擦力，使对阀门开合的控制灵活，同时在液压站的控制下，通过位移传感器对平板阀的开度进行控制； 

所述的液压系统用来驱动卸料阀门5的开度和料斗秤支架6及料斗秤2的移动； 

所述的制动系统与PLC连接，用来控制料斗秤支架6及料斗秤2的准确停靠和定位； 

所述的称重传感器与称重控制器连接，称重控制器用来整合称重传感器采集到的数据； 

所述的称重控制器整合四个称重传感器的信号，然后将信号传递给上位机，上位机的显示器为对料斗称中的物料重量进行实时的显示； 

所述的测距传感器与测距控制器连接，在车道的左右两侧安装有2个测距传感器，这2个测距传感器离地面的高度为1.5～2m，用来测量装料车辆在车道左右的位置，进而确定装料车辆在料斗秤中心线靠左或者靠右的位置，最终确定料斗秤左右阀门的开度；安装在栏杆上的1个测距传感器，用来测量车辆车头距黄线的位置，来确定首次装车的位置；在料斗秤2与导轨8平行方向的前后侧也安装有2个测距传感器，用来测量料斗秤2和筒仓某一边之间的距离； 

所述的测距控制器，整合测距传感器的信号后，通过上位机上的显示频显示实时显示车辆靠左靠右的位置、料斗秤2和筒仓某一边之间的距离、装料车辆在车道左右的位置以及车辆车头的位置； 

本实用新型首先车牌识别系统识别装料车辆的车牌号码，获得该车牌号码后，将该车牌 号码与车辆信息数据库中的车牌号码进行对比，进而判断车辆信息数据库中是否有该车牌号码的车辆信息，若无则将该车牌号码的车辆信息录入车辆信息数据库，方便以后对该车信息数据的读取，接着获得车辆的车头长、车厢长、装载量数据，若有该车牌信息数据，则直接读取车辆的车头长、车厢长、装载量数据，然后计算得到该车所需的装载次数n，通过测距传感器，测距仪表等获得车辆的位置信息，包括左右位置信息和前后位置信息，得到这些信息后开始装车，当装车完成后，红绿灯指挥司机将车辆开离装车现场，装车过程结束。 

上述测距控制器实时采集车辆的位置信息，包括车头距黄线的距离和料斗秤两侧距车厢两侧的距离，并将上述信息发送给上位机和PLC，上位机根据上述信息判断车辆的实际位置，并且通过PLC来控制料斗秤的位置。 

上述称重传感器实时采集料斗秤中物料的重量，并将上述重量信息发送给称重控制器，称重控制器将重量信息实时发送给上位机和PLC，上位机根据上述重量信息通过PLC来控制筒仓下料开关的开合； 

上述位移传感器实时采集料斗秤双向液动平板阀的开合度，并将上述位移信息发送给位移控制器，位移控制器将位移信息实时发送给上位机和PLC，上位机根据上述位移信息通过PLC来控制双向液动平板阀的开合度； 

假设用i代表料斗秤第i次称量物料；初始时，i＝1；Li为料斗秤2靠近黄线的一边距黄线的距离，车辆的车头长为Lt，车厢长为Lx，车头距黄线的位置为Lh(Lh＝0，表示车头在黄线上和黄线平齐，车头超过黄线，则Lh<0，车头未到达黄线处，则Lh>0)，车辆车厢头部距黄线的距离为Lth＝Lt+Lh，其中车辆的车头长Lt，车厢长为Lx从车辆信息数据库中读取，车头距黄线的距离位置为Lh，可由位于栏杆上的测距传感器测得。 

初始时，i＝1，则令L1＝Lt+Lh+500；将料斗秤移动到L1的位置处，再根据装料车辆在料斗秤中心线靠左或者靠右的位置来确定料斗秤阀门的开度大小，将料斗秤平板阀的阀门打开对应的开度，快速对装料车辆进行装载，同时判断料斗秤中物料是否已清空，如果料斗秤中还有物料，则继续下料，如果料斗秤中物料已被清空，则将料斗秤平板阀的阀门关闭，同时使i加1，然后将料斗秤移动到筒仓下装料口的位置，对料斗秤进行加料，为下一次给车辆装料准备； 

如果n大于等于2，则加好料的料斗秤继续进行下一次装料，此时令L2＝L1+Lx/n＝Lt+Lh+500+Lx/n； 

将料斗秤移动到L2的位置处，重复上述加料动作，加完后i再加1，然后将料斗秤移动到筒仓下装料口的位置，对料斗秤进行加料，为下一次给车辆装料准备； 

如果n≥i，则加好料的料斗秤继续进行下一次装料，将料斗秤移动到Li的位置处此时 令Li＝L(i-1)+Lx/n＝Lt+Lh+500+Lx-Lx/n；则返回到料斗秤继续进行下一次装料， 

如果i>n，则装料结束；则系统控制栏杆抬起，同时使绿灯亮，指导车辆驶离装车现场，该车装车完成。 

所述的卸料阀门5的开度控制为模糊控制，模糊控制是一种基于规则的控制，它采用语言型控制规则，将现场操作人员的控制经验或相关专家的知识变成计算机可以接受的控制模型，让计算机来代替人来进行有效的控制。 

本实用新型选用两输入单输出模糊控制器，选用了两个模糊控制器，两个控制器的输入为车辆宽度K_c和车辆的位置W_c，一个控制器的输出为卸料阀门5的右阀门的开度K_y，另一个控制器的输出为料阀门55的左阀门的开度K_z。 

由于目前货车的标准宽度范围为：1.7～2.8m，在本实用新型中将车辆宽度分成7个模糊集：NB(很窄)，NM(窄)，NL(较窄)，O(适中)，PL(较宽)，PM(宽)，PB(很宽)。定义货车宽度的隶属度函数为： 

采用三角形隶属函数可以实现车辆宽度的模糊化，车宽隶属度函数图如图4所示。 

定义车辆位置时以料斗秤中心线为参考，如果货车在中心线两边的距离一样，则认为车在中间；如果车在中心线左边的长度比右边的长度长0m～0.4m，则认为该车稍微靠左；如果车在中心线左边的长度比右边的长度长0.2m～0.6m，则认为该车靠左；如果车在中心线左边的长度比右边的长度长0.4m～0.6m，则认为该车在最左；如果车在中心线左边的长度比右边的长度短0m～0.4m，则认为该车稍微靠右；如果车在中心线左边的长度比右边的长度短0.2m～0.6m，则认为该车靠右；如果车在中心线左边的长度比右边的长度短0.4m～0.6m，则认为该车在最右。将车辆位置分成7个模糊集：NB(最左)，NM(靠左)，NL(稍微靠左)，O(中间)，PL(稍微靠右)，PM(靠右)，PB(最右)。定义车辆位置的隶属度函数为： 

采用三角形隶属函数可以实现车辆宽度的模糊化，车辆位置的隶属度函数图如图5所示。 

本实用新型所使用的卸料阀门5为双向液动平板阀，对阀门开度的控制分左右阀门分别进行控制，将右阀门的开度分为7个模糊集：NB(右阀门关)，NM(右阀门开度小)，NL(右阀门开度较小)，O(右阀门开度适中)，PL(右阀门开度较大)，PM(右阀门开度大)，PB(右阀门开度最大)。定义右阀门开度的隶属度函数为： 

采用三角形隶属函数可以实现车辆宽度的模糊化，右阀门开度隶属度函数图如图6所示。 

同理，将左阀门的开度分为7个模糊集：NB(左阀门关)，NM(左阀门开度小)，NL(左阀门开度较小)，O(左阀门开度适中)，PL(左阀门开度较大)，PM(左阀门开度大)，PB(左阀门开度最大)。定义左阀门开度的隶属度函数为： 

采用三角形隶属函数可以实现车辆宽度的模糊化，左阀门开度的隶属度函数图如图7所示。 

根据操作经验设计模糊规则，并根据模糊规则建立如下模糊规则表，右阀门开度的模糊规则如下表1所示，左阀门开度的模糊规则如下表2所示。 

表1：右阀门开度的模糊规则 

表2：左阀门开度的模糊控制规则 

进而进行模糊推理，首先要进行模糊匹配，将从车辆信息数据库中读取的车宽信息和测距传感器测得的车辆位置信息，分别代入所属的隶属函数中求得对应的隶属度，从而得到对应的模糊规则表。在同一条规则内，规则前提之间通过“与”的关系得到规则结论。规则前提的可信度之间通过取小运算，得到每一条规则总前提的可信度，由此得到规则前提可信度表，即规则强度表。然后将规则强度表和模糊规则表进行“与”运算，得到每条规则总的可信度输出，模糊系统总的可信度为各条规则可信度推理结果的并集。模糊系统的总的输出实际上是规则推理结果的并集，进一步进行反模糊化，才能得到精确的推理结果。本实用新型中采用最大平均法进行反模糊化。 

该系统中料斗的定位和制动装置采用和电梯类似的制动装置，可以实现准确的定位和制动，同时实现匀速移动。 

本实用新型中料斗秤2安装在筒仓的下方的机架1上，料斗秤2的默认位置为筒仓下料口的位置，机架1在筒仓下的导轨8上移动，则带动料斗秤2在筒仓下放移动，同时在料斗秤支架6和导轨8平行的地方安装有测距传感器，用来测量料斗秤2和筒仓一边的距离，使料斗秤支架6在导轨8范围内移动。 

本实用新型中卸料阀门5为双向液动平板阀，该平板阀门采用滚动式开合方式，这样可以减小阀门在开合过程中的摩擦力，使对阀门开合的控制灵活，同时在液压站的控制下，通过位移传感器对平板阀的开度进行控制。 

本实用新型中采用红绿灯和栏杆机来控制车辆的启停，减少人员的投入，从而减少运营成本。 

本实用新型与现有技术比，可以解决装车过程中物料溢出的缺陷，这样减少物料的浪费和环境中的粉尘污染。此外，本实用新型节省时间和场地空间，司机只需将车开到指定的位置，该系统可以自动实现装车过程，不需要操作人员指挥司机进行车辆的移动，这样也减少汽车频繁启制动而引起的大气污染，并且该实用新型可以实现车厢的每个部位都装入适当且 足量的物料。 

上面结合附图对本实用新型的实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。 

Claims (6)

1.一种移动式料斗秤定量装车系统，其特征在于，包括加料装置和控制系统，所述控制系统包括上位机和PLC，所述上位机和PLC电连接，利用上位机中存储以及计算得到的信息，结合PLC控制加料装置给汽车进行加料； 

所述加料装置的结构为：包括机架(1)和料斗秤(2)，所述料斗秤(2)活动设置在机架(1)上，所述料斗秤(2)可沿机架(1)在水平面内移动，所述料斗秤(2)包括承重料仓(3)和标定砝码(4)，所述标定砝码(4)位于承重料仓(3)底部，在所述料斗秤(2)底部的出料口上设置有卸料阀门(5)，所述卸料阀门(5)为双向液动平板阀，所述卸料阀门(5)采用滚动式开合方式。 

2.根据权利要求1所述的一种移动式料斗秤定量装车系统，其特征在于：所述卸料阀门(5)底部设置有滚轮，卸料阀门(5)通过滚轮实现滚动式开合，以减小卸料阀门(5)在开合过程中的摩擦力。 

3.根据权利要求2所述的一种移动式料斗秤定量装车系统，其特征在于：所述料斗秤(2)的外侧设置有料斗秤支架(6)，所述料斗秤支架(6)的底部设置有导轨轮(7)，所述导轨轮(7)与固定设置在机架(1)上的导轨(8)相匹配，使得料斗秤(2)在机架(1)上沿导轨(8)移动。 

4.根据权利要求3所述的一种移动式料斗秤定量装车系统，其特征在于：所述料斗秤(2)上设置有称重传感器，所述称重传感器与称重控制器相连，将采集的称重信息实时发送给称重控制器； 

所述卸料阀门(5)上均设置有位移传感器，所述位移传感器与位移控制器相连，将采集的位移信息实时发送给位移控制器； 

还包括测距传感器，多个所述测距传感器分别设置在栏杆和车道的两侧，上述测距传感器与测距控制器相连，将采集的距离信息实时发送给测距控制器； 

上述称重控制器、位移控制器和测距控制器分别与上位机和PLC相连进行通讯。 

5.根据权利要求4所述的一种移动式料斗秤定量装车系统，其特征在于：所述料斗秤(2)的外壁为折叠结构。 

6.根据权利要求5所述的一种移动式料斗秤定量装车系统，其特征在于：所述机架(1)底部设置有红绿灯和栏杆机，所述红绿灯和栏杆机用来指挥车辆的启停，所述红绿灯和栏杆机利用PLC进行控制。