适用于无鞍座平板车上装载物体的天车操作方法及系统与流程

1.本发明涉及激光扫描技术领域，具体地，涉及一种适用于无鞍座平板车上装载物体的天车操作方法及系统。


背景技术：

2.在工业控制高度自动化的今天，以及工业4.0、“中国制造”等概念的提出，全自动无人天车的应用已经越来越多。当采用无人全自动天车进行自动吊运时，虽然天车的定位精度比人工定位精度要高得多，但是在某些场合采用无人全自动天车无法满足要求。对于一些圆筒形的物料，例如盘卷等物料，采用无鞍座的平板车装载时，为了提高实载率，要求物料紧贴摆放。但是无人全自动天车在吊运过程中，虽然定位精度比人工操作时的精度高，但是轨道、平板车停放位置、定位精度等对最终的卸下精度会有影响，而且无人全自动天车与吊具的连接采用钢丝绳，为软性连接，会有晃动等因素，在这种场合下，难以达到将圆筒形物料紧贴装载的要求。
3.专利文献cn110175405a公开了一种车辆装载优化方法及系统，涉及车辆装载布局优化技术领域。一种车辆装载优化方法，包括如下步骤：获取待装载货箱信息，生成装载方案，并将装载方案对应着待配载车厢显示输出，输出内容包括任意货箱的身份信息和放置位置信息；货箱装入车厢时，采集车厢内所放置货箱的身份信息和位置信息，与前述装载方案中的信息进行比对后，判定二者是否一致；在判定不一致时，输出提示信息。该专利并不能很好地适用于将圆筒形物料的装载中。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于无鞍座平板车上装载物体的天车操作方法及系统。
5.根据本发明提供的一种适用于无鞍座平板车上装载物体的天车操作方法，包括：步骤s1：设置停车位，停车位上时与水平地面呈设定角度，获取停车位设置结果信息；步骤s2：根据停车位设置结果信息，将车辆停在停车位上；步骤s3：根据形状识别单元位置设置信息，设置形状识别单元于厂房上部或者天车底部，获取形状识别结果信息；步骤s4：根据形状识别结果信息，获取形状识别定位信息；步骤s5：根据形状识别定位信息，执行无人全自动天车，圆筒形物料的自动夹取及卸下，获取适用于无鞍座平板车上装载物体的天车操作信息。
6.优选地，所述步骤s1包括：步骤s1.1：设置向上倾斜的停车位或者下凹的停车位，获取停车位设置结果信息。
7.优选地，所述步骤s2包括：步骤s2.1：根据止档块放置信息，在车辆的车轮后放置止档块，获取止档块放置结果信息。
8.优选地，所述步骤s3包括：步骤s3.1：采用二维激光扫描仪并配备适合的第三维度的高精度移动机构，进行三维扫描。
9.优选地，所述步骤s3包括：步骤s3.2：结合图像处理技术，综合采用滤波、数据聚类分析，对圆筒形物料尺寸进行识别，获取形状识别结果信息。
10.根据本发明提供的一种适用于无鞍座平板车上装载物体的天车操作方法，包括：模块m1：设置停车位，停车位上时与水平地面呈设定角度，获取停车位设置结果信息；模块m2：根据停车位设置结果信息，将车辆停在停车位上；模块m3：根据形状识别单元位置设置信息，设置形状识别单元于厂房上部或者天车底部，获取形状识别结果信息；模块m4：根据形状识别结果信息，获取形状识别定位信息；模块m5：根据形状识别定位信息，执行无人全自动天车，圆筒形物料的自动夹取及卸下，获取适用于无鞍座平板车上装载物体的天车操作信息。
11.优选地，所述模块m1包括：模块m1.1：设置向上倾斜的停车位或者下凹的停车位，获取停车位设置结果信息。
12.优选地，所述模块m2包括：模块m2.1：根据止档块放置信息，在车辆的车轮后放置止档块，获取止档块放置结果信息。
13.优选地，所述模块m3包括：模块m3.1：采用二维激光扫描仪并配备适合的第三维度的高精度移动机构，进行三维扫描。
14.优选地，所述模块m3包括：模块m3.2：结合图像处理技术，综合采用滤波、数据聚类分析，对圆筒形物料尺寸进行识别，获取形状识别结果信息。
15.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
16.1、本发明在采用全自动无人天车对无鞍座平板车进行圆筒形物料装载时，可达到紧贴摆放的要求，提高实载率；
17.2、本发明结构合理，使用方便，能够克服现有技术的缺陷；
18.3、本发明能够减少圆筒形物料之间的大动量碰撞，避免产生质量异议。
附图说明
19.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：
20.图1为本发明实施例中的第一作业流程原理示意图。
21.图2为本发明实施例中的第二作业流程原理对比示意图。
22.图3为本发明实施例中的第三作业流程原理示意图。
23.图4为本发明实施例中的第四作业流程原理示意图。
24.图中：
25.车辆1
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车辆车尾止档5
26.水平面2
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激光扫描仪6
27.斜坡3
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电磁吸盘7
28.车辆止档4
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圆筒形物料8
具体实施方式
29.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术
人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
30.如图1-4所示，根据本发明提供的一种适用于无鞍座平板车上装载物体的天车操作方法，包括：
31.步骤s1：设置停车位，停车位上时与水平地面呈设定角度，获取停车位设置结果信息；
32.步骤s2：根据停车位设置结果信息，将车辆停在停车位上；步骤s3：根据形状识别单元位置设置信息，设置形状识别单元于厂房上部或者天车底部，获取形状识别结果信息；步骤s4：根据形状识别结果信息，获取形状识别定位信息；步骤s5：根据形状识别定位信息，执行无人全自动天车，圆筒形物料的自动夹取及卸下，获取适用于无鞍座平板车上装载物体的天车操作信息。
33.优选地，所述步骤s1包括：步骤s1.1：设置向上倾斜的停车位或者下凹的停车位，获取停车位设置结果信息。
34.优选地，所述步骤s2包括：步骤s2.1：根据止档块放置信息，在车辆的车轮后放置止档块，获取止档块放置结果信息。
35.优选地，所述步骤s3包括：步骤s3.1：采用二维激光扫描仪并配备适合的第三维度的高精度移动机构，进行三维扫描。
36.优选地，所述步骤s3包括：步骤s3.2：结合图像处理技术，综合采用滤波、数据聚类分析，对圆筒形物料尺寸进行识别，获取形状识别结果信息。
37.具体地，在一个实施例中，圆筒形物料8可以是钢卷、线材盘卷等物料，电磁吸盘7能够吸起圆筒形物料8，
38.此类物料可采用磁盘吊具吊运，或者采用夹钳吊具进行吊运。所述车辆为平板车1，不带鞍座。停车位具备一定的坡度的斜坡3。拉货车辆停在停车位上时与水平面2呈一定角度。如下图所示。这样圆筒形物料在平板车上卸下后，可借助重力，自动滚落停止在最低处。而且由于在圆筒形物体装载过程中，为保证安全，避免车辆在装卸过程中发生非预期的移动，一般要求在车辆的车轮后放置止档块，包括：车辆止档4、车辆车尾止档5，因此一般来说采用下凹型的停车位，可设置固定式的止档块，车辆为倒车进停车位，现场的操作更为方便。形状识别系统采用二维的激光扫描仪6并配备适合的第三维度的高精度移动机构，实现三维扫描功能，并结合图像处理技术，综合采用滤波、数据聚类分析，实现圆筒形物料尺寸的识别定位。一般来说，激光扫描仪与云台竖直安装在待扫描的物体上方(固定平台或者天车上)，云台可控制扫描仪转动(云台可视情况进行配置)。扫描仪发出的扇形激光矩形成的扫描平面是一个铅垂面，激光照射到待测物体表面返回，从而在扫描平面内形成由数据点组成的扫描图像。根据激光扫描仪6的特性，每条激光矩值为被扫描物体点到激光头的距离，结合扫描精度值，建立二维坐标系即可还原出被扫描物体的物理坐标值。通过采集到物理坐标值，通过数据预处理、数据分块和特征提取的方法，实现对被扫描对象的精确识别和定位，获得车辆和钢卷的外形尺寸和实时物理坐标。无人全自动天车作为一个执行机构，实现圆筒形物料的自动夹取及卸下。
39.作业流程可分为两类：
40.第一类：第一卷的卸下位置自动获得；
41.步骤p1、车辆停止到位，由形状识别系统扫描获得车辆车尾位置(如下图所示的车辆车尾止档)，该位置为第一卷的卸下位置；
42.步骤p2、无人全自动天车完成第一个圆筒形物料的自动夹取，并运行到车辆上第一卷卸下位置的上方并卸下。这样圆筒形物料在平板车上卸下后，可借助重力，自动滚落停止在最低处；
43.步骤p3、无人全自动天车完成下一个圆筒形物料的自动夹取。
44.步骤p4、形状识别系统扫描获得前一个圆筒形物料的中心位置x(n-1)。
45.步骤p5、根据形状识别系统扫描获得的前一个圆筒形物料的位置，结合圆筒形物料的尺寸，无人全自动天车运行到该作业循环中圆筒形物料的卸下位上方并卸下。需要注意的是，无人全自动天车的目标卸下位与上一个圆筒形物料的放置位置有一定的重叠，目标位置xn计算公式为：
46.xn＝x
n-1
r
n-1
×
cosθ rn×
cosθ-δsn；
47.其中，xn为当前作业循环吊运的圆筒形物料的目标位置；xn-1为上一个作业循环吊运的圆筒形物料的卸下位置；rn为当前作业循环吊运的圆筒形物料的半径；rn-1为上一个作业循环吊运的圆筒形物料的半径；θ为停车位斜坡的角度；
△
sn为当前作业循环位置偏移量，该变量需要根据圆柱形物料的尺寸、重量、表面质量要求等因素综合考虑。采用这种方式在这些位置卸下时，吊具会有一定的偏斜，这样可保证该作业循环中卸下的圆筒形物料与上一个圆筒形物料能够紧密贴合。
48.步骤p6、重复上述步骤p3至步骤p5步骤，直至整车装车完毕。
49.第二类：第一卷的卸下由人工卸下(某些场合，车辆的车尾止档位置不明显，形状识别系统无法扫描得出。或者无该止档，需要人工现场放置)
50.步骤p1：车辆停止到位，由形状识别系统扫描获得车辆车尾位置(如下图所示的车辆车尾止档)，该位置为第一卷的卸下位置。
51.步骤p2：无人全自动天车完成第一个圆筒形物料的自动夹取，并运行到车辆上第一卷卸下位置(初步)的上方并停止。此时由人工操作天车将圆筒形物料在平板车上卸下，圆筒形物料可借助重力，自动滚落停止在最低处。
52.步骤p3：后续的步骤同第一类作业流程的步骤p3～步骤p6。
53.在实际使用中，由于圆筒形物料和平板车上表面材料的问题，存在一定的摩擦系数，因此在实际使用中，未达到目的对上述的步骤视情况能够有几种完善方案。
54.针对上述第一类流程的步骤p2，无人全自动天车完成第一个圆筒形物料的自动夹取后，运行到车辆上第一卷卸下位置的上方偏车尾方向并卸下。这样圆筒形物料卸下的位置可在平板车车尾的止档斜面上，可保证圆筒形物料与止档的紧密贴合。
55.针对上述第一类流程步骤p5，也可采用另外一种控制方式。如下step1-step3所述。
56.step1：无人全自动天车将圆筒形物料下放到贴近平板车，圆筒形物料的最低点低于前一个物料的最高点。下放的位置与前一个物料有一定的距离。
57.step2：根据形状识别系统扫描获得的前一个圆筒形物料的位置，结合圆筒形物料的尺寸，无人全自动天车向前一个圆筒形物料贴近，运行到即将卸下的当前圆筒形物料与前一个圆筒形物料的位置有一定的重叠。
58.step3：无人全自动天车将圆筒形物料的卸下。
59.根据本发明提供的一种适用于无鞍座平板车上装载物体的天车操作系统，包括：模块m1：设置停车位，停车位上时与水平地面呈设定角度，获取停车位设置结果信息；模块m2：根据停车位设置结果信息，将车辆停在停车位上；模块m3：根据形状识别单元位置设置信息，设置形状识别单元于厂房上部或者天车底部，获取形状识别结果信息；模块m4：根据形状识别结果信息，获取形状识别定位信息；模块m5：根据形状识别定位信息，执行无人全自动天车，圆筒形物料的自动夹取及卸下，获取适用于无鞍座平板车上装载物体的天车操作信息。
60.优选地，所述模块m1包括：模块m1.1：设置向上倾斜的停车位或者下凹的停车位，获取停车位设置结果信息。
61.优选地，所述模块m2包括：模块m2.1：根据止档块放置信息，在车辆的车轮后放置止档块，获取止档块放置结果信息。
62.优选地，所述模块m3包括：模块m3.1：采用二维激光扫描仪并配备适合的第三维度的高精度移动机构，进行三维扫描。
63.优选地，所述模块m3包括：模块m3.2：结合图像处理技术，综合采用滤波、数据聚类分析，对圆筒形物料尺寸进行识别，获取形状识别结果信息。
64.具体地，在一个实施例中，适用于无鞍座平板车上装载物体的天车操作系统包括：圆筒形物料，例如盘卷；车辆及停车位；形状识别系统；无人全自动天车。
65.本发明在采用全自动无人天车对无鞍座平板车进行圆筒形物料装载时，可达到紧贴摆放的要求，提高实载率；本发明结构合理，使用方便，能够克服现有技术的缺陷；本发明能够减少圆筒形物料之间的大动量碰撞，避免产生质量异议。
66.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
67.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。