一种自动放料的卡车授料斗的制作方法

本发明涉及一种授料斗，具体涉及一种自动放料的卡车授料斗，属于电气自动控制技术领域。

背景技术：

对于绝大多数规模不大的码头港口，其散货作业基本是用重型卡车来接卸港口起重机卸下的船舶货物，并通过授料斗转装到重型卡车车厢，实现散货物料的转运过程。在重型卡车接卸授料斗内货物时，需要人工通过电气设备控制授料斗的料斗门开闭并在放料过程中密切观察重型卡车内物料料位高度，避免卸料过多使车厢内物料溢出，造成物料散落地面；然而卡车车厢物料的高度都有耐于人工观察、各种因素的干扰常会导致操作人员对料位高度的误判、注意力转移等造成料斗门关闭滞后而造成车厢物料过满溢出，污染码头地面。车厢物料过满将会导致车辆超载、更会导致重型卡车上路后产生物料抛洒污染道路。在交通安全、环保管控日益严格的当下，车辆超载是一项严重的交通违法，物料道路抛洒也是严重的环境违法，都将会受到严厉处罚。同时，料斗作业时车辆的进入、移车、驶离都需要料斗操作人员进行指挥，而在散货码头的日常生产中，现场环境嘈杂，使得料斗操作人员指挥卡车司机动车的语音信息传递困难料，料斗操作人员与卡车司机配合作业很费劲。因而，授料斗如何避免车辆装散货时不溢料、不超载，以及如何解决卡车司机正确、迅速获得移车信息成为一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种自动放料的卡车授料斗，该技术方案采用车厢位置、车厢料位检测以及料斗门控制技术，结合无线语音广播技术，并在卡车司机操作移车配合下，实现料斗对卡车车厢放料过程的自动控制，具有较高的自动控制能力。本技术方案充分利用现有的成熟的传感器检测、电子信息化技术，以控制自动化为目标，以经济实用、安全可靠为前提，解决卡车接卸授料斗作业溢料、超载问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种自动放料的卡车授料斗，所述授料斗包括储料料斗、料斗支承架、料斗门、电液推杆、料斗称重传感器、料位检测开关、电控箱、卡车车厢位置检测光电开关组、plc控制器、语音存储播放器、无线调频广播发射器以及调频广播接收机；

所述储料料斗是钢质材料的漏斗状容器，安装于料斗支承架4结构上，用来承接码头起重机等设备投放来的散货物料，具有一定容量。其下方开有料斗门7，并由料斗门的开、合来控制储料料斗内物料放料与停止放料的动作。

所述料斗支承架4由一组钢结构形式的柱状构件焊接成具有一定承载能力的料斗支撑架，能承受较大重量，其上方安放储料料斗。

所述电液推杆一端安装于料斗门上，另一端安装于料斗固定结构上，负责推动斗门打开与闭合，是料斗门开闭的动力机构；

所述称重传感器安装于储物料斗与料斗支承架4之间，用于检测储物料斗内物料重量，为提高称重精度，共设有2只称重传感器，称重传感器信号送入料斗plc控制器经运算后获得储物料斗物料重量；

所述电控箱安装于料斗支承架的下横梁上，

所述料位检测开关安装于料斗门附近的料斗支撑物处，所述光电开关组为成对设置的红外光电开关。

作为本发明的一种改进，所述电控箱安装于料斗支承架的下横梁上，箱内安装有plc控制器及料斗振动器接触器、电液推杆接触器、语音存储播放器等电气设备，为整个授料斗的电气控制大脑，接受各路传感器、开关等的信号，经过plc控制器的运算控制，实现料斗门开闭、振动器启停、语音信号选择播放等功能。

作为本发明的一种改进，所述料位检测开关安装于料斗门附近的料斗支撑物处，用于检测卡车车厢内的料位是否达到预设高度，达到预设高度后，料位检测开关发出“料位到”信号给plc控制器，料位检测开关为可设置型超声波距离检测开关，针对不同物料品种堆比重不同，在卡车允许承载的重量范围内设定恰当的料位检测开关动作距离，将有效释放卡车的运载能力，不至于堆比重大的物料与堆比重小的物料装车高度相同，出现大马拉小车现象。

作为本发明的一种改进，所述光电开关组为成对设置的红外光电开关，一组光电开关包括光电发射器与光电接收器，一组光电开关的光电发射器与光电接收器是正对着的，当光电发射器与光电接收器之间无障碍物时，光电发射器发出的红外光线被光电接收器接收到，光电开关发出正常信号，反之若其间有障碍物时，则光电开关发出不正常信号，该信号送入plc控制器供程序逻辑运算使用。为提高判断卡车位置的准确性，本授料斗设有多组光电开关组用于检测卡车车厢位置。每组光电开关组的安装位置是基于卡车车身长高、车轮距离、料斗门宽度等一些外形、尺寸特征点而设置，具有特定要求。

作为本发明的一种改进，所述授料斗还包括光电开关防护箱，所述光电开关防护箱是用于对光电开关元件进行防尘、防水保护用的，每个光电开关组的光电发射器与光电接收器分别安装于2只光电开关防护箱内，对称安装；光电开关防护箱设有玻璃透视窗与电动刷，电动刷定期定时对玻璃窗进行擦拭，确保光电开关组在户外恶劣环境可正常工作。

作为本发明的一种改进，所述授料斗还包括料斗振动器23，所述料斗振动器设置在储料料斗的一侧。

作为本发明的一种改进，所述料斗门安装于储料料斗卸料口的下方，在电液推杆带动下可沿转轴转动，实现储物料斗卸料口的打开与封闭，进而控制放料与否。

所述语音存储播放器为具有存储多条语音信息并可编程选择播放语音序号的音频播放器。语音播放内容的选择控制由plc控制器控制。语音存储播放器输出信号一路给扩音喇叭可直接高声播放语音，使授料斗周围人员能听到，一路输出信号给无线调频广播发射器，如果卡车在授料斗附近，安装于卡车司机室的调频广播接收机可接收到语音信号，卡车司机可按语音指令操作卡车做相应移动。语音存储播放器的存储语音内容包含有：“请向前移车”、“停车”、“车已装满请驶离”、“放料作业结束请驶离”、“堵料故障”“光电开关组故障”等若干条语音信息。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该技术方案采用多组车身检测光电开关组定位车厢位置，更准确可靠。采用固定车厢位置点定点放料，装车过程中移车次数少，每车作业只需要挪车2次即可完成卡车装料；2)该方案针对不同堆比重物料及卡车车型，设置不同放料高度控制值选择，可使车厢料位高度与车辆运输承载能力兼顾，更有利于充分释放车辆的运载能力，提高运输经济性；3)该方案采用多组语音信息发送指令，并送达卡车司机室，使得命令信息更准确明了，并使司机能清晰听到，不会造成听觉辨识错误或受干扰辨识困难，确保了控制指令的准确送达与正确执行；4)该授料斗多种异常报警功能，并能初步明确异常原因，为人工快速处理异常问题提供帮助，效率更高；5)该方案采用自动控制功能后，授料斗不再需要人工操作，提高工作可靠性并减少人工投入，节省人力资源；6)本发明正是针对现有授料斗在重型卡车接料时采用人工控制放料、观察车厢料位高度带来的控制料位高度不稳定，容易溢料、超载，并进而导致车辆货物路面抛洒的环境污染问题，进行有针对性的改善。采用先进的车辆位置、车厢料位检测以及料斗门控制技术，结合无线广播技术，使司机在司机室直接收听操作指令进行操作，具有较高的自动控制能力，提高授料斗的智能化、自动化控制水平，消除人工控制授料斗存在的弊端，并可省却授料斗操作人员，减少人力资源成本，提高劳动效率。

附图说明

图1为自动授料斗电气控制系统图；

图2为车厢位置检测光电开关组分布图；

图3为授料斗及卡车部件分布图一；

图4为授料斗及卡车部件分布图二；

图5为授料斗及卡车部件分布图三；

图6为授料斗自动放料流程图；

图7为授料斗异常、故障报警系统逻辑关系图；

图8为光电开关防护箱外观图；

图9、图10为放料过程示意图；

图中：1物料，2储料料斗，3称重传感器，4料斗支承架，5电液推杆，6料位检测开关，7料斗门，8重型卡车，9电控箱，10卡车车厢，11卡车后桥车轮组2，12卡车后桥车轮组1，13料斗下道路，14光电开关组a，15光电开关组b，16光电开关组c，17光电开关组d，18光电开关组e，19光电开关组f，20红外光线，21无线调频广播发射器，22扩音喇叭，23料斗振动器，24卡车司机，25调频广播接收机，26光电开关防护箱，27电动刷，28玻璃透视窗，29plc控制器，30语音存储播放器，31、选择开关。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种自动放料的卡车授料斗，所述授料斗包括储料料斗2、料斗支承架4、料斗门7、电液推杆5、料斗称重传感器3、料位检测开关6、电控箱9、卡车车厢位置检测光电开关组、plc控制器29、语音存储播放器30、无线调频广播发射器21以及调频广播接收机25；所述储料料斗2是钢质材料的漏斗状容器，安装于料斗支承架4结构上，用来承接码头起重机等设备投放来的散货物料，具有一定容量。其下方开有料斗门7，并由料斗门的开、合来控制储料料斗内物料放料与停止放料的动作。

所述料斗支承架4由一组钢结构形式的柱状构件焊接成具有一定承载能力的料斗支撑架，能承受较大重量，其上方安放储料料斗。

所述电液推杆5一端安装于料斗门7上，另一端安装于料斗固定结构上，负责推动斗门打开与闭合，是料斗门开闭的动力机构；

所述称重传感器3安装于储物料斗2与料斗支承架4之间，用于检测储物料斗内物料重量，为提高称重精度，共设有2只称重传感器，称重传感器信号送入料斗plc控制器经运算后获得储物料斗物料重量；

所述电控箱9安装于料斗支承架的下横梁上，

所述料位检测开关6安装于料斗门附近的料斗支撑物处，所述光电开关组为成对设置的红外光电开关。

所述电控箱9安装于料斗支承架的下横梁上，箱内安装有plc控制器29及料斗振动器接触器、电液推杆接触器、语音存储播放器等电气设备，为整个授料斗的电气控制大脑，接受各路传感器、开关等的信号，经过plc控制器的运算控制，实现料斗门开闭、振动器启停、语音信号选择播放等功能。

所述料位检测开关6安装于料斗门附近的料斗支撑物处，用于检测卡车车厢内的料位是否达到预设高度，达到预设高度后，料位检测开关发出“料位到”信号给plc控制器，料位检测开关为可设置型超声波距离检测开关，针对不同物料品种堆比重不同，在卡车允许承载的重量范围内设定恰当的料位检测开关动作距离，将有效释放卡车的运载能力，不至于堆比重大的物料与堆比重小的物料装车高度相同，出现大马拉小车现象。

所述光电开关组为成对设置的红外光电开关，一组光电开关包括光电发射器与光电接收器，一组光电开关的光电发射器与光电接收器是正对着的，当光电发射器与光电接收器之间无障碍物时，光电发射器发出的红外光线被光电接收器接收到，光电开关发出正常信号，反之若其间有障碍物时，则光电开关发出不正常信号，该信号送入plc控制器供程序逻辑运算使用。为提高判断卡车位置的准确性，本授料斗设有多组光电开关组用于检测卡车车厢位置。每组光电开关组的安装位置是基于卡车车身长高、车轮距离、料斗门宽度等一些外形、尺寸特征点而设置，具有特定要求。

所述授料斗还包括光电开关防护箱26，所述光电开关防护箱26是用于对光电开关元件进行防尘、防水保护用的，每个光电开关组的光电发射器与光电接收器分别安装于2只光电开关防护箱内，对称安装；光电开关防护箱设有玻璃透视窗与电动刷，电动刷定期定时对玻璃窗进行擦拭，确保光电开关组在户外恶劣环境可正常工作。

所述授料斗还包括料斗振动器23，所述料斗振动器设置在储料料斗的一侧。

所述料斗门安装于储料料斗卸料口的下方，在电液推杆带动下可沿转轴转动，实现储物料斗卸料口的打开与封闭，进而控制放料与否。

所述语音存储播放器为具有存储多条语音信息并可编程选择播放语音序号的音频播放器。语音播放内容的选择控制由plc控制器控制。语音存储播放器输出信号一路给扩音喇叭可直接高声播放语音，使授料斗周围人员能听到，一路输出信号给无线调频广播发射器，如果卡车在授料斗附近，安装于卡车司机室的调频广播接收机可接收到语音信号，卡车司机可按语音指令操作卡车做相应移动。语音存储播放器的存储语音内容包含有：“请向前移车”、“停车”、“车已装满请驶离”、“放料作业结束请驶离”、“堵料故障”“光电开关组故障”等若干条语音信息。

所述卡车后桥车轮组是指卡车后桥的车轮组，本发明示图是以后桥为2组桥轴轮组的卡车为例，但技术方案可不限于后桥2轴桥组车辆。本发明是通过光电开关组采集卡车后桥2组车轮位置信息。当后桥车轮组1或后桥车轮组2遮挡住光电开关组，将使光电开光组接受信号发生变化，配合其他光电开关组的实际信息经过plc控制器逻辑判断，实现车厢位置定位。

上述方案根据车辆外观特征，选取车厢金属板、车轮组位置作为检测标的物，采用多组光电开关组对卡车车厢所处位置进行定位。采用可设置检测距离的超声波料位检测技术，根据物料堆比重、车辆承载能力不同，选择相应的料位检测高度，确保车辆车厢所装物料不超高溢料，又能保证不超载，卡车运输经济性高。采用plc控制器、语音存储播放器及无线广播语音技术，使授料斗授料斗自动放料过程中需要司机配合的指令，以语音方式直接传送到司机室。设有储物料斗称重传感器，直接测量储物料斗物料重量，使各种与料斗物料重量相关的控制更方便。具有授料斗多种异常报警功能。设置尾料放空控制程序功能，保证作业结束最后一车料斗能自动放空

工作过程如下：参见图1-图10，重型卡车第一装车位自动放料过程，参照图1、图2、图3、图4、图6、图10。重型卡车8沿着料斗下道路13缓慢向前行驶时，首先光电开关组18被卡车车厢10阻挡，如果重型卡车8继续行驶到光电开关组14、15均被卡车后桥车轮组11、12阻挡后，上述三只光电开关组信号状态送入plc控制器29，经过plc控制器29逻辑运算，确认车厢到达第一装车位，此时plc控制器29控制电控箱9内的语音存储播放器30发出“停车”语音信号，该信号一路送到安装于料斗支承架4上的扩音喇叭22，放大声音让周围人员听到；一路送给安装于料斗支承架4上的无线调频广播发射器21，安装于卡车司机室的调频广播接收机25接收到语音信号，卡车司机按语音指令操作卡车停止行驶。经过一定时间延时，语音存储播放器30停止播放语音，此时如第一装车位条件仍存在，安装于授料斗下部的料位检测开关6如检测到卡车车厢10内部物料高度小于预设值，则料位检测开关6向plc控制器29发送的是卡车车厢10内无物料的信号，至此放料条件满足，plc控制器29控制电液推杆5启动，电液推杆5拉杆收缩打开料斗门7，储料料斗2内物料1下泄到卡车车厢10内。随着物料1不断下泄，卡车车厢10内物料不断堆高，当物料堆高高度达到料位检测开关6的预设值时，料位检测开关6向plc控制器29发出放料到位信号，plc控制器控制电液推杆5拉杆推出，关闭料斗门7，使物料1不再流出。放料过程中plc控制器还将按一定周期时间原则规律性开启料斗振动器23，确保放料流畅。料斗门7关闭到位后，plc控制器29控制电控箱9内的语音存储播放器30发出“请向前移车”语音信号，安装于卡车司机室的调频广播接收机25接收到语音信号，卡车司机按语音指令操作卡车向前移动。

重型卡车第二装车位自动放料过程，参照图1、图2、图3、图5、图6、图10。重型卡车8在第一装车位装车完成后，卡车司机24按照语音指令驾驶重型卡车8缓慢向前行驶，此时光电开关组18光线仍一直被被卡车车厢10阻挡，当重型卡车8行驶到光电开关组15、17均被卡车后桥车轮组11、12阻挡后，光电开关组15、17、18的信号状态送入plc控制器29，经过plc控制器29逻辑运算，确认车厢到达第二装车位，此时plc控制器29控制电控箱9内的语音存储播放器发出“停车”语音信号，安装于卡车司机室的调频广播接收机25接收到语音信号，卡车司机按语音指令操作卡车停止行驶。经过一定时间延时，语音存储播放器30停止播放语音，此时如第二装车位条件仍存在，安装于授料斗下部的料位检测开关6如检测到卡车车厢10内部物料高度小于预设值，则料位检测开关6向plc控制器29发送的是卡车车厢10内无物料的信号，至此放料条件满足，plc控制器29控制电液推杆5启动，电液推杆5拉杆收缩打开料斗门7，储料料斗2内物料1下泄到卡车车厢10内。随着物料1不断下泄，卡车车厢10内物料不断堆高，当物料堆高高度达到料位检测开关6的预设值时，料位检测开关6向plc控制器29发出放料到位信号，plc控制器29控制电液推杆5拉杆推出，关闭料斗门7，使物料1不再流出。放料过程中plc控制器29同样按一定时间原则周期规律性开启料斗振动器23，确保放料流畅。料斗门7关闭后，plc控制器29控制电控箱9内的语音存储播放器30发出“请向前移车”语音信号，安装于卡车司机室的调频广播接收机25接收到语音信号，卡车司机按语音指令操作卡车向前移动。

重型卡车第三装车位自动放料料过程：参照图1、图2、图3、图5、图6、图10。重型卡车8在第二装车位装车完成后，卡车司机24按照语音指令驾驶重型卡车8缓慢向前行驶，此时光电开关组18光线仍一直被被卡车车厢10阻挡，当重型卡车8行驶到光电开关组17、19均被卡车后桥车轮组11、12阻挡后，而此时卡车车厢10的尾部没有驶出光电开关组16光线阻断范围，则光电开关组16、17、18、19的信号状态送入plc控制器29，经过plc控制器29逻辑运算，确认车厢到达第三装车位，此时plc控制器29控制电控箱内的语音存储播放器30发出“停车”语音信号，安装于卡车司机室的调频广播接收机25接收到语音信号，卡车司机按语音指令操作卡车停止行驶。经过一定时间延时，语音存储播放器30停止播放语音，此时如第三装车位条件仍存在，安装于授料斗下部的料位检测开关6如检测到卡车车厢10内部物料高度小于预设值，则料位检测开关6向plc控制器29发送的是卡车车厢10内无物料的信号，至此放料条件满足，plc控制器29控制电液推杆5启动，电液推杆5拉杆收缩打开料斗门7，储料料斗2内物料1下泄到卡车车厢10内。随着物料1不断下泄，卡车车厢10内物料不断堆高，当物料堆高高度达到料位检测开关6的预设值时，料位检测开关6向plc发出放料到位信号，plc控制器29控制电液推杆5拉杆推出，关闭料斗门7，使物料1不再流出。放料过程中plc控制器29仍将按一定时间原则周期规律性开启料斗振动器23，确保放料流畅。料斗门7关闭后，plc控制器29控制电控箱9内的语音存储播放器30发出“车已装满请驶离”的语音信号，安装于卡车司机室的调频广播接收机25接收到语音信号，卡车司机按语音指令操作卡车驶离料斗下方。卡车驶离后，光电开关组16、18均无障碍物阻挡后，表明受料斗下方已无卡车，plc控制器29控制语音存储播放器30停止播放语音信号。

尾料放空的装车控制：参照图1、图2、图3、图5、图6、图8、图10。当重型卡车8在料斗下方正常接受放料时，此时如果plc控制器29接收到来自外部的“放空”控制信号，则表明储物料斗2不再有进料，plc控制器29通过称重传感器3检测储料料斗2内剩余物料1的重量，当剩余物料1的重量大于2t，授料斗按正常方式继续进行放料。当剩余物料1的重量小于2t时，plc控制器29开启料斗振动器23，并连续振动，使料斗内物料1加速下泄；当储料料斗2内剩余物料1的重量小于50kg时，料斗振动器23停止振动，plc控制器29控制电液推杆5拉杆推出关闭料斗门7,料斗门7关闭到位后，plc控制器29控制电控箱9内的语音存储播放器30发出“放料作业结束请驶离”语音信号，安装于卡车司机室的调频广播接收机25接收到语音信号，卡车司机按语音指令操作卡车驶离料斗下方。

料位检测开关动作值调整：参照图1、图10。当授料斗作业物料1的品种不同时，其物料堆比重也不同，对以堆比重轻的物料设置的料位检测开关的高度动作设定值，在做堆比重大的物料时仍以同样的装料高度控制自动装车，将可能导致同样的重型卡车8超载；而对于以大的堆比重物料设置的料位开关动作值，在做小的堆比重物料时，将可能导致车辆不能充分发挥其装载能力，导致大马拉小车，很不经济。因此在电控箱9的面板上设有料位检测开关动作值的选择开关31，专门针对不同堆比重物料及重型卡车8的车型做出有针对性的选择控制，从而使授料斗的自动放料更具合理性，实用性。选择开关31每一档位所对应料位检测开关值是与物料品种及车型是在事先调试中确定，并保存下来的固定数据，选择不同的档位也就选择了不同的物料品种及作业车型。当作业指令下达后，卡车司机24在作业前可调整选择开关31到对应位置，实现料位检测开关动作值的调整，使授料斗的作业功能与物料品种更匹配，装车效率最优。

授料斗异常处置功能：参照图1、图2、图3、图5、图6、图7、图8、图10。

正常放料程序开始后，料斗门7打开超过5分钟，无料斗门7无关闭信号，表明料斗不下料或料斗物料，属于异常现象，需报警；

光电开关组18有车信号存在，正常移车信号发出30秒后，如不能同时接收到光电开关组14、15均出现，或光电开关组15、17均出现，或光电开关组17、19均出现的条件，则表明车辆一直未移动或有光电开关组故障，属于异常现象，需报警；

在储料料斗2内物料1重量大于20t时且料斗门7已打开放料时间超过2分钟，储料料斗2内物料1重量减小量少于1t，则说明储料料斗2内堵塞，下料慢，属异常问题，关闭料斗门7，需报警；

对于光电开关组14、15、16、17用来检测卡车车厢10的位置，程序条件是不能同时出现遮挡信号，如果这四只光电开关组同时出现被阻挡信号，说明有光电开关组异常，需报警；

针对以上异常情况，在plc控制器发出对应报警信号后，plc控制器29控制电控箱9内的语音存储播放器30发出相应的报警语音信号；安装于卡车司机室的调频广播接收机25接收到报警语音信号，卡车司机要按语音指令检查授料斗异常或报修。

光电开关组防护维护，参见图2、图9。由于授料斗作业对象为散货物料，粉尘等存在为在所难免，为确保光电开关组的光电发射器与光电接收器光路不因粉尘沾染而阻断，从而造成故障，自动授料斗设置了光电开关防护箱26，使安放于其中的光电发射器与光电接收器不被粉尘沾染，并采用玻璃透视窗28来保证光线通畅。为防止玻璃透视窗28表面堆积粉尘，增加了电动刷27用来扫刷玻璃透视窗28表面粉尘。电动刷27按预定程序定期定时扫刷玻璃透视窗28，在料斗发生光电开关组信号异常时也会自动扫刷几次玻璃透视窗28，以期排除因粉尘堆积导致的光电开关组透光异常，减小光电开关组的错误信号概率。

本发明在宝钢梅钢运输部原料码头应用，取得良好的使用效果，有效解决了料斗装车作业时，卡车车厢经常溢料并由此引发的物料沿路抛洒环境污染、车辆装载超载问题，取得较好的社会效益，具有较大的应用价值。

本发明实施案例介绍虽然针对特定车辆特征，设置三处放料装车位置，但作为一项技术，本技术方案不限于同一种车型实现功能，可针对不同车型特征，增加相应光电开关组等方式及多种车型切换功能，适应对更多车型自动放料作业。

需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明保护范围，在上述基础上所作出的等同替换或者替代均属于本发明保护范围。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。