应用于耙式集装箱卸货转运装置及控制系统和卸货步骤

1.本发明应用于耙式集装箱卸货转运装置及控制系统和卸货步骤，涉及集装箱货物转运技术领域，尤其涉及一种集装箱用的耙货传送带卸货装置及其控制系统和卸货方法。


背景技术：

2.目前，国内对集装箱内货物卸货时大多采用人工搬运或用叉车将货物和托盘一同叉出的办法。人工将货物搬运到传送带上，再由传送带将货物运出集装箱的办法效率低下，且需要不小的人工成本；而用叉车将货物和托盘一同从集装箱叉出的办法会一次性卸出成堆的货物，从而导致难以对单个货物进行消杀处理，同时，在叉车不能驶入集装箱的场合中，仍然需要人工将将货物和脱盘搬运到集装箱的出口。为了使集装箱卸货能高效进行，且货物卸出集装箱后能够及时、方便地对单个货物进行消杀处理，需要使卸货装置能方便的伸入集装箱内，同时将货物分散而连续地从集装箱内卸出。
3.针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的应用于耙式集装箱卸货转运装置及控制系统和卸货步骤，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。


技术实现要素：

4.根据上述现有技术提出的人工卸货效率低、叉车卸货时叉车可能不能驶入集装箱同时难以对货物进行消杀等技术问题，而提供一种应用于耙式集装箱卸货转运装置及控制系统和卸货步骤。本发明主要利用多段分级可伸缩式传送带和变幅底座将抓取机构伸入集装箱内，利用图像识别和抓取机构电压评估抓取机构抓取情况，从而起到使卸货机械伸入集装箱内进行连续卸货、提高卸货效率、方便后续消杀处理。
5.本发明采用的技术手段如下：
6.一种应用于耙式集装箱卸货转运装置包括：变幅底座、多段分级可伸缩式传送带、伸缩滑台、升降滑台和气动机械集成式抓取机构；
7.进一步地，变幅底座为可升降支撑机构；
8.进一步地，多段分级可伸缩式传送带装于变幅底座的上部，在变幅底座的作用下上升或下降；
9.进一步地，升降滑台垂直装于多段分级可伸缩式传送带前端两侧；
10.进一步地，伸缩滑台通过滑块装于升降滑台上，并可沿升降滑台上升/下降；
11.进一步地，气动机械集成式抓取机构的两端通过滑块装于伸缩滑台上，并可沿伸缩滑台前进/后退。
12.进一步地，气动机械集成式抓取机构包括:气动吸盘和弹簧复位单向刮板；
13.进一步地，气动吸盘与伸缩滑台的滑块固定连接；
14.进一步地，弹簧复位单向刮板通过复位弹簧与伸缩滑台滑块弹性连接；
15.进一步地，在弹簧复位单向刮板遇到障碍时，可以和气动吸盘产生相对位移。
16.进一步地，多段分级可伸缩式传送带前端设置有支撑轮组；
17.进一步地，支撑轮组包括：伸缩支撑架、万向轮和升降油缸；
18.进一步地，伸缩支撑架的两端与多段分级可伸缩式传送带前端底部相连接；
19.进一步地，伸缩支撑架的底部两端各装有一个万向轮；
20.进一步地，伸缩支撑架中部与多段分级可伸缩式传送带前端底部之间设置升降油缸。
21.一种应用于耙式集装箱卸货转运装置的控制系统包括：控制单元、测量单元、执行单元；
22.进一步地，控制单元包括：供电单元、人机交互面板、主控芯片和元件控制单元；供电单元用于为主控芯片提供电能，人机交互面板与主控芯片电性连接；操作人员通过人机交互面板设置系统的运行参数；主控芯片预存控制系统相关程序和伸缩滑台和升降滑台的电压-推力曲线，能够根据电压得出伸缩滑台此刻的推力及升降滑台此刻的推力；元件控制单元集成与主控芯片上，用于为执行单元发送控制指令；
23.进一步地，测量单元包括：激光测距仪、伺服电机、压力传感器、摄像机；激光测距仪布置于多段分级可伸缩式传送带前端，与主控芯片电性连接，能够实时反馈多段分级可伸缩式传送带最前端与集装箱内目标卸货面的距离；伺服电机内涵电流电压测量装置，为气动机械集成式抓取机构的伸缩滑台伺服电机，通过伺服驱动器将伺服电机内的电压信号送往主控芯片，能够实时反馈前伸滑台的推力；压力传感器用于向系统实时反馈支撑轮组液压缸的压力，控制系统将根据此压力调整支撑轮组的高度；摄像机布置于气动机械集成式抓取机构上，通过图像识别的方式获取抓手和目标卸货层在高度方向上的距离；
24.进一步地，执行单元包括：变幅底座电机、传送带伸出控制电机、液压泵、伸缩滑台伺服电机和升降滑台伺服电机；变幅底座电机接收来自控制单元的控制信号，为多段分级可伸缩式传送带的抬升提供动力，用于粗调多段分级可伸缩式传送带的高度；传送带伸出控制电机接受控制单元的信号，用于控制多段分级可伸缩式传送带的伸长或缩短，将多段分级可伸缩式传送带前端和目标卸货面保持在一定距离；液压泵接收来自控制单元的信号，控制多级升降油缸伸长或缩短，对支撑轮组的高度进行实时调整；伸缩滑台伺服电机接受来自控制单元的控制信号，为气动机械集成式抓取机构伸缩提供动力；升降滑台伺服电机接收来自控制单元的信号，为气动机械集成式抓取机构升降提供动力。
25.一种应用于耙式集装箱卸货转运装置的卸货步骤包括：
26.51、集装箱定位放置：将集装箱安放至一个高度适宜的平台上并固定，将集装箱开门并将开口朝向耙式集装箱卸货转运装置，定义卸货装置所正对的货物平面为卸货面，气动机械集成式抓取机构的吸盘指向为抓取面；
27.52、粗调：由摄像机对卸货面进行拍摄，由图像识别初步估算卸货面顶层顶面的高度为h1；由变幅底座电机驱动变幅底座将多段分级可伸缩式传送带抬升至高度为h1-1.5δ处，δ的值由每层货物的高度决定；由激光测距仪测量多段分级可伸缩式传送带最前端与卸货面的距离，由传送带伸出控制电机控制传送带伸长至多段分级可伸缩式传送带最前端与卸货面的距离为10cm处；至此多段分级可伸缩式传送带的粗调过程结束；
28.53、精调：由摄像机对卸货面进行实时拍摄，由升降滑台伺服电机和伸缩滑台伺服电机驱动滑台，推动气动机械集成式抓取机构向货物的抓取面靠近；由伺服电机向控制单元实时反馈伺服电机此时的电压，有控制单元计算出滑台的实时推力t，当推力大于设定的
72、第二卸货面 73、第三卸货面74、抓取面。
具体实施方式
47.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
48.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
50.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
51.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
52.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
53.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
54.如图1所示，本发明提供了一种应用于耙式集装箱卸货转运装置包括：变幅底座1、多段分级可伸缩式传送带2、伸缩滑台3、升降滑台4和气动机械集成式抓取机构5；变幅底座1为可升降支撑机构；多段分级可伸缩式传送带2装于变幅底座1的上部，在变幅底座1的作用下上升或下降；升降滑台4垂直装于多段分级可伸缩式传送带2前端两侧；伸缩滑台3通过滑块装于升降滑台4上，并可沿升降滑台4上升/下降；气动机械集成式抓取机构5的两端通过滑块装于伸缩滑台3上，并可沿伸缩滑台3前进/后退。
55.如图1所示，气动机械集成式抓取机构(5)包括:气动吸盘和弹簧复位单向刮板；气动吸盘与伸缩滑台(3)的滑块固定连接；弹簧复位单向刮板通过复位弹簧与伸缩滑台滑块弹性连接；在弹簧复位单向刮板遇到障碍时，可以和气动吸盘产生相对位移。
56.如图1所示，多段分级可伸缩式传送带2前端设置有支撑轮组6；支撑轮组6包括：伸缩支撑架61、万向轮62和升降油缸63；伸缩支撑架61的两端与多段分级可伸缩式传送带2前端底部相连接；伸缩支撑架61的底部两端各装有一个万向轮62；伸缩支撑架61中部与多段分级可伸缩式传送带2前端底部之间设置升降油缸63。
57.如图2所示，应用于耙式集装箱卸货转运装置的控制系统包括：控制单元、测量单元、执行单元；
58.控制单元包括：供电单元、人机交互面板、主控芯片和元件控制单元；供电单元用于为主控芯片提供电能，人机交互面板与主控芯片电性连接；操作人员通过人机交互面板设置系统的运行参数；主控芯片预存控制系统相关程序和伸缩滑台3和升降滑台4的电压-推力曲线，能够根据电压得出伸缩滑台此刻的推力及升降滑台此刻的推力；元件控制单元集成与主控芯片上，用于为执行单元发送控制指令；
59.测量单元包括：激光测距仪、伺服电机、压力传感器、摄像机；激光测距仪布置于多段分级可伸缩式传送带2前端，与主控芯片电性连接，能够实时反馈多段分级可伸缩式传送带最前端与集装箱内目标卸货面的距离；伺服电机内涵电流电压测量装置，为气动机械集成式抓取机构的伸缩滑台伺服电机，通过伺服驱动器将伺服电机内的电压信号送往主控芯片，能够实时反馈前伸滑台的推力；压力传感器用于向系统实时反馈支撑轮组液压缸的压力，控制系统将根据此压力调整支撑轮组的高度；摄像机布置于气动机械集成式抓取机构上，通过图像识别的方式获取抓手和目标卸货层在高度方向上的距离；
60.执行单元包括：变幅底座电机、传送带伸出控制电机、液压泵、伸缩滑台伺服电机和升降滑台伺服电机；变幅底座电机接收来自控制单元的控制信号，为多段分级可伸缩式传送带的抬升提供动力，用于粗调多段分级可伸缩式传送带的高度；传送带伸出控制电机接受控制单元的信号，用于控制多段分级可伸缩式传送带的伸长或缩短，将多段分级可伸缩式传送带前端和目标卸货面保持在一定距离；液压泵接收来自控制单元的信号，控制多级升降油缸63伸长或缩短，对支撑轮组的高度进行实时调整；伸缩滑台伺服电机接受来自控制单元的控制信号，为气动机械集成式抓取机构伸缩提供动力；升降滑台伺服电机接收来自控制单元的信号，为气动机械集成式抓取机构升降提供动力。
61.如图3-4所示，应用于耙式集装箱卸货转运装置的卸货步骤包括：
62.51、集装箱定位放置：将集装箱安放至一个高度适宜的平台上并固定，将集装箱开门并将开口朝向耙式集装箱卸货转运装置，定义卸货装置所正对的货物平面为卸货面，气动机械集成式抓取机构的吸盘指向为抓取面74；
63.52、粗调：由摄像机对卸货面进行拍摄，由图像识别初步估算卸货面顶层顶面的高度为h1；由变幅底座电机驱动变幅底座1将多段分级可伸缩式传送带2抬升至高度为h1-1.5δ处，δ的值由每层货物的高度决定；由激光测距仪测量多段分级可伸缩式传送带2最前端与卸货面的距离，由传送带伸出控制电机控制传送带伸长至多段分级可伸缩式传送带2最前端与卸货面的距离为10cm处；至此多段分级可伸缩式传送带的粗调过程结束；
64.53、精调：由摄像机对卸货面进行实时拍摄，由升降滑台伺服电机和伸缩滑台伺服电机驱动滑台，推动气动机械集成式抓取机构向货物的抓取面74靠近；由伺服电机向控制单元实时反馈伺服电机此时的电压，有控制单元计算出滑台的实时推力t，当推力大于设定的推力t1时，系统认为气动机械集成式抓取机构与货物的贴合情况良好；此时气动机械集成式抓取机构精调过程结束，多段分级可伸缩式传送带开始运转，气动机械集成式抓取机构开始抓货动作，卸货装置可以进行本次卸货作业的第一次卸货；
65.54、抓、卸货：气动机械集成式抓取机构与货物良好贴合后，气动吸盘开始吸取货物，吸劳货物后，伸缩滑台滑块向后运动到使弹簧复位单向刮板恢复到初始长度时，气动吸盘可以停止工作，由伸缩滑台滑块带动弹簧复位单向刮板，伸缩滑台滑块向后运动，将货物带至传送带上方，最后吸盘松开，货物从低处掉落至多段分级可伸缩式传送带上。
66.如图3-4所示，当集装箱内空间足以容纳支撑轮组6时，液压泵开始驱动支撑轮组6的升降油缸63进行伸缩动作；同时压力传感器向系统实时反馈支撑轮组液压缸的压力p，当压力p小于设定压力p1时，液压泵动作，控制升降油缸63伸长，使支撑轮组6承受的压力达到设定值，减轻多段分级可伸缩式传送带2结构的负荷。
67.如图5所示，步骤44的卸货顺序为：从第一卸货面71开始逐层往下卸货，第一卸货面71完成卸货后对第二卸货面72顶层开始卸货，以此规律卸货直至完成卸货。
68.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。