智能对箱系统及设置有该智能对箱系统的集装箱正面吊技术方案

本实用新型专利技术公开了一种集装箱正面吊的智能对箱系统，包括：臂架空间状态传感器，检测并输出臂架空间状态信号至主机控制器；吊具空间状态传感器，检测并输出吊具空间状态信号至主机控制器；图形处理传感器，检测并输出集装箱外形信号；测距传感器，检测集装箱位置，并输出集装箱位置信号；处理单元，接收集装箱外形信号和集装箱位置信号，并与主机控制器通讯连接，接收来自主机控制器的臂架空间状态信号和吊具空间状态信号，根据上述各种信号计算吊具上的锁头和集装箱锁孔之间的相对位置，计算吊具的最佳运动路径轨迹；主机控制器通过与处理单元的通讯连接获取最佳运动路径轨迹，根据最佳运动路径轨迹控制臂架和吊具的动作。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及集装箱正面吊，更具体地，涉及一种集装箱正面吊的智能对箱 系统及设置有该智能对箱系统的集装箱正面吊。
技术介绍
集装箱正面吊在吊箱作业过程中，均须由设备的操作员通过操控正面吊驾驶室 内的操作手柄控制集装箱正面吊臂架的俯仰、伸缩动作，以及吊具的旋转、侧移、伸缩 动作，来进行正面吊的对箱、堆垛等工作。现有的集装箱正面吊的这种操作一般均采用 前馈开环控制方式，图1示出了现有技术中集装箱正面吊的对箱系统的控制架构框图示 意图，从图1中可以看出，操作手通过操纵控制手柄向主机控制器3’发出控制信号，主 机控制器3’基于接收到的控制信号控制臂架动作控制阀12’以及吊具动作控制阀23’ 的动作，从而对集装箱正面吊的臂架1’的俯仰、伸缩和吊具2’的旋转、侧移、伸缩动 作进行控制，进行对箱作业。这种开环控制架构方式，导致正面吊对箱的工作效率很大程度上依赖于操作手 的操作控制的熟练程度，特别是在正面吊的对箱和堆垛过程中，只有吊具的四个锁头同 时对准集装箱的四个锁孔，或者所吊集装箱的边缘与放置位置的集装箱对准后，才能进 行放箱、解锁或闭锁、起吊动作。这种精细的作业往往需要设备的操作手很精确的控 制。操作手在长时间操作时劳动强度大，尤其是在对箱操作时，往往费时费力。此外，只有操作手有很高的操作熟练程度时才能有较高的作业效率，而且，即 便操作受的熟练程度很高，也较难达到使吊具沿最佳的轨迹运动而达到最佳的操作效 率。具体地，图2示出了现有技术中操作手操作集装箱正面吊的对箱系统时吊具运动轨 迹与最优运动轨迹对比示意图，如图2所示，在正常操作情况下，熟练的操作手往往会 选择采取臂架俯仰、伸缩和吊具的联合动作进行操作，即臂架伸出的同时抬高臂架，这 样吊具的运动轨迹为如图2中轨迹“A”所示的一条类抛物线，而很难达到图2中轨迹“B”所示的最佳运行路径。因此，如何提高对箱精确度和效率，减少对箱工作对操作手的依赖、降低操作 手的劳动强度成为集装箱正面吊作业操作中急需解决的问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种能在集装箱正面吊作业过程中实现 精确且高效对箱的集装箱正面吊的智能对箱系统。本技术所要解决的另一个技术问题是提供一种能实现精确且高效对箱的集 装箱正面吊。为解决上述至少一个技术问题，根据本技术的一个方面，提供了一种集装 箱正面吊的智能对箱系统，包括可伸缩的臂架，其可伸缩；吊具，设置在臂架的头 部，并可沿臂架的头部侧移、旋转和伸缩；主机控制器，控制臂架和吊具的动作，该集4装箱正面吊的智能对箱系统还包括臂架空间状态传感器，检测臂架的空间状态，并输 出臂架空间状态信号至主机控制器；吊具空间状态传感器，检测吊具的空间状态，并输 出吊具空间状态信号至主机控制器；图形处理传感器，设置在臂架的头部，检测集装箱 外形，并输出集装箱外形信号；测距传感器，设置在臂架头部，检测集装箱位置，并输 出集装箱位置信号；处理单元，接收集装箱外形信号和集装箱位置信号，并与主机控制 器通讯连接，接收来自主机控制器的臂架空间状态信号和吊具空间状态信号，根据上述 各种信号计算吊具上的锁头和集装箱锁孔之间的相对位置，计算吊具的最佳运动路径轨 迹；其中，主机控制器通过与处理单元的通讯连接获取计算得到的最佳运动路径轨迹， 并根据最佳运动路径轨迹控制臂架和吊具的动作。进一步地，处理单元为工控机或嵌入式系统。进一步地，处理单元与主机控制器的通讯连接为CAN总线通讯连接。进一步地，臂架空间状态传感器包括一个或多个长度和俯仰角度传感器，安装 在臂架尾部，检测臂架的伸缩量和俯仰角度。进一步地，吊具空间状态传感器包括角度传感器，安装在吊具的转盘上，检 测吊具的旋转角度；以及位移传感器，安装在吊具的侧移油缸上，检测吊具的侧移量。进一步地，图形处理传感器为一个或多个视频监视器，安装在臂架的头部。进一步地，测距传感器为一个或多个激光扫描测距仪，安装在臂架的头部。进一步地，还包括臂架动作控制阀，控制臂架的俯仰及伸缩动作。进一步地，臂架动作控制阀包括起升控制比例阀、俯下控制比例阀和伸缩控制 比例阀，分别控制臂架的起升、俯下和伸缩。进一步地，还包括吊具动作控制阀，控制吊具的侧移、旋转及伸缩动作。进一步地，吊具动作控制阀包括侧移控制阀、旋转控制阀和伸缩控制阀。本技术具有以下有益效果由于本技术的集装箱正面吊中，主机控制器接收来自臂架空间状态传感器 和吊具空间状态传感器的臂架空间状态信号和吊具空间状态信号，并通过通讯连接将这 些信号输出至处理单元；该处理单元同时接收所述集装箱外形信号和所述集装箱位置 信号，从而根据上述各种信号计算出吊具上的锁头和集装箱锁孔之间的相对位置，计算 吊具的最佳运动路径轨迹，将该轨迹输出至主机控制器中，因此主机控制器根据该运动 路径轨迹控制臂架和吊具的动作，使吊具按照最佳运动轨迹运动，达到精确而高效的对 箱，减少了对箱工作对操作手的依赖，降低了操作手的劳动强度。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术 的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在 附图中图1示出了现有技术中集装箱正面吊的对箱系统的控制架构框图示意图；图2示出了现有技术中操作手操作集装箱正面吊的对箱系统时吊具运动轨迹与 最佳运动轨迹对比示意图；图3示出了根据本技术的第一实施例的集装箱正面吊的智能对箱系统的架5构框图示意图；图4示出了根据本技术的第一实施例的集装箱正面吊的智能对箱系统，图 中一并示出了整个集装箱正面吊；图5示出了根据本技术的第一实施例的集装箱正面吊的智能对箱系统在工 作中的控制流程图。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本技术。如图3所示，根据本技术的第一实施例的集装箱正面吊的智能对箱系统 中，主机控制器3设置在集装箱正面吊的驾驶室中，接收臂架空间状态传感器输出的臂 架空间状态信号和吊具空间状态传感器输出的吊具空间状态信号，并控制臂架1和吊具2 的动作；处理单元设置在集装箱正面吊的驾驶室中，接收设置在臂架1头部的图形处理 传感器检测到的集装箱外形信号和设置在臂架1头部的测距传感器检测到的集装箱位置 信号，同时与主机控制器3通讯连接，接收来自主机控制器3的臂架空间状态信号和吊具 空间状态信号，根据上述各种信号计算吊具2上的锁头和集装箱锁孔之间的相对位置， 从而规划出吊具2的最佳运动路径轨迹，进而通过与主机控制器3之间的通讯连接将该最 佳运动路径轨迹输出给主机控制器3。主机控制器3根据该最佳运动路径轨迹控制臂架1 和吊具2的动作，而使吊具2沿最佳运动轨迹实现精确而高效的自动对箱，参见图2，可 以看到该最佳运动轨迹B。优选地，该处理单元5为工控机或嵌入式系统，安装在正面吊的驾驶室中，起 到规划吊具2的最佳运动路径轨迹，进而通过与主机控制器3之间的通讯连接将该最佳运 动路径轨迹输出给主机控制器3的作用。更优选地，在本实施例中工控机或嵌入式系统 与主机控制器3之间为CANBUS连接，该通讯方式能实现数据的高可靠性传递。如图4所示，优选地，臂架空间状态传感器包括一个或多个长度和俯仰角度传 感器11，其安装在臂架1尾部，从而该智能对箱系统能够检测该臂架1的伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集装箱正面吊的智能对箱系统，包括：　　可伸缩的臂架（１）；　　吊具（２），设置在所述臂架（１）的头部，并可沿所述臂架（１）的头部侧移、旋转和伸缩；　　主机控制器（３），控制所述臂架（１）和所述吊具（２）的动作，　　其特征在于，所述集装箱正面吊的智能对箱系统还包括：　　臂架空间状态传感器，检测所述臂架（１）的空间状态，并输出臂架空间状态信号至所述主机控制器（３）；　　吊具空间状态传感器，检测所述吊具（２）的空间状态，并输出吊具空间状态信号至所述主机控制器（３）；图形处理传感器，设置在所述臂架（１）的头部，检测所述集装箱外形，并输出集装箱外形信号；　　测距传感器，设置在所述臂架（１）头部，检测所述集装箱位置，并输出集装箱位置信号；处理单元（５），接收所述集装箱外形信号和所述集装箱位置信号，并与所述主机控制器（３）通讯连接，接收来自所述主机控制器（３）的所述臂架空间状态信号和所述吊具空间状态信号，根据上述各种信号计算所述吊具（２）上的锁头和所述集装箱锁孔之间的相对位置，计算所述吊具（２）的最佳运动路径轨迹；　　其中，所述主机控制器（３）通过与所述处理单元的通讯连接获取计算得到的所述最佳运动路径轨迹，并根据所述最佳运动路径轨迹控制所述臂架（１）和所述吊具（２）的动作。...

【技术特征摘要】
1.一种集装箱正面吊的智能对箱系统，包括 可伸缩的臂架⑴；吊具(2)，设置在所述臂架(1)的头部，并可沿所述臂架(1)的头部侧移、旋转和伸缩；主机控制器(3)，控制所述臂架(1)和所述吊具(2)的动作， 其特征在于，所述集装箱正面吊的智能对箱系统还包括臂架空间状态传感器，检测所述臂架(1)的空间状态，并输出臂架空间状态信号至 所述主机控制器(3)；吊具空间状态传感器，检测所述吊具(2)的空间状态，并输出吊具空间状态信号至 所述主机控制器(3)；图形处理传感器，设置在所述臂架(1)的头部，检测所述集装箱外形，并输出集装 箱外形信号；测距传感器，设置在所述臂架(1)头部，检测所述集装箱位置，并输出集装箱位置 信号；处理单元(5)，接收所述集装箱外形信号和所述集装箱位置信号，并与所述主机控制 器(3)通讯连接，接收来自所述主机控制器(3)的所述臂架空间状态信号和所述吊具空间 状态信号，根据上述各种信号计算所述吊具(2)上的锁头和所述集装箱锁孔之间的相对 位置，计算所述吊具(2)的最佳运动路径轨迹；其中，所述主机控制器(3)通过与所述处理单元的通讯连接获取计算得到的所述最 佳运动路径轨迹，并根据所述最佳运动路径轨迹控制所述臂架(1)和所述吊具(2)的动 作。2.根据权利要求1所述的智能对箱系统，其特征在于，所述处理单元(5)为工控机或 嵌入式系统。3.根据权利要求2所述的智能对箱系统，其特征在于，所述处理单元(5)与所述主机 控制器(3)的通讯连接为CAN总线通讯连接。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志刚，周嵩云，罗建中，
申请(专利权)人：三一集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：43