CN112573241A - 一种卷筒物料自动化装卸车***及卸车方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种卷筒物料自动化装卸车***及卸车方法，卷筒物料自动化装卸车***，具有并排设置的两组立柱组，每一组立柱组的顶部均固定安装有纵向移动轨道，两边的纵向移动轨道上装有移动横梁，移动横梁的两端各装有一套自动行走轮机构，移动横梁上设有横向移动机构，横向移动机构上安装有竖直升降机构，竖直升降机构的下端装有用于卷筒物料装卸的L形挂钩，在所述竖杆下部靠近横杆末端处设有3D相机A，在L形挂钩上方的竖直升降机构上设有3D相机B；还涉及一种卸车方法，该卸车方法基于卷筒物料自动化装卸车***而进行；该自动化装卸车***及卸车方法实现了对于卷筒物料的全自动化精确取料以及输送存储的操作，实现了最大的智能化和信息化。
Description
技术领域
本发明涉及智能自动化输送设备技术领域，尤其是一种卷筒物料自动化装卸车***及卸车方法。
背景技术
目前，在进行卷筒物料的装车和卸车操作时，例如大型卷筒的布料转运或钢卷转运，在进行卸车操作时，由于卷筒物料通常体积重量巨大，通过大型挂车进行装运到达厂区后卸货会很麻烦，很多都是采用撬杠直接将布料卷筒直接从货车上撬动滚下来，滚到地面再通过起重设备转移到厂区里面，卸车很不规律，效率也很低，转移到地面的物料还需要进一步通过特定工具转移到生产线上使用，这样卸车效率就会很低，难以满足现代自动化输送的管理要求；现在也有通过挂钩勾取卷筒进行卸货的操作，但是由于货车上的物料卷筒的摆放难以做到百分百的规矩码放，所以要做到精准勾取也是有一定困难的，这都会影响卷筒物料的卸车效率。
发明内容
本发明的目的就是针对上述情况提供一种卷筒物料自动化装卸车***及卸车方法，该自动化装卸车***及卸车方法实现了对于卷筒物料的全自动化精确取料以及输送存储的操作，实现了最大的智能化和信息化。
本发明的具体方案是：一种卷筒物料自动化装卸车***，具有并排设置的两组立柱组，每组立柱组均是由若干根立柱布置在同一直线上构成，每一组立柱组的顶部均固定安装有纵向移动轨道，两边的纵向移动轨道上装有移动横梁，移动横梁的两端各装有一套自动行走轮机构，所述自动行走轮机构沿着对应的纵向移动轨道运行，所述移动横梁上设有横向移动机构，横向移动机构上安装有竖直升降机构，竖直升降机构的下端装有用于卷筒物料装卸的L形挂钩，该L形挂钩是由竖杆和横杆构成，在所述竖杆下部靠近横杆末端处设有用于卷筒物料轴芯插孔定位的3D相机A，在L形挂钩上方的竖直升降机构上设有用于卷筒物料轮廓定位的3D相机B；其中一组立柱组的底部靠内侧设有物料卷筒纵向输送辊道，物料卷筒纵向输送辊道上放置有若干个物料托盘，物料卷筒纵向输送辊道的靠尾部还设置有平行布置的横向输送辊道A和横向输送辊道B，横向输送辊道A和横向输送辊道B均与物料卷筒纵向输送辊道相垂直布置且安装高度低于物料卷筒纵向输送辊道的安装高度，所述横向输送辊道A和横向输送辊道B均与物料卷筒纵向输送辊道穿插布置，且他们的交叉部位下方设置有顶升机构。
进一步的，本发明中所述3D相机A的前端镜头朝向卷筒物料轴芯插孔设置，所述3D相机B的前端镜头斜向朝向卷筒物料设置，以便于将整个物料卷筒的轮廓拍摄清楚。
进一步的，本发明中所述横向移动机构包括有沿着移动横梁侧壁长度方向设置的横向移动轨道，横向移动轨道上装有横向移动组件，横向移动组件沿着横向移动轨道自行移动；所述竖直升降机构包括有竖向布置的垂直升降柱，垂直升降柱的两边侧壁上设有升降限位滑轨，每个升降限位滑轨上均配设有一个限位卡块，所述限位卡块固定装在所述横向移动组件上，所述垂直升降柱上还装有升降直齿条，升降直齿条与一升降驱动齿轮啮合连接，该升降驱动齿轮与固定装在横向移动组件上的升降驱动电机传动连接。
进一步的，本发明中所述横向移动组件包括有限位卡、横移齿条、横移齿轮以及横移电机，横移齿条装在移动横梁上，限位卡卡装在横向移动轨道上，横移齿条、横移齿轮以及横移电机传动连接。
一种卸车方法，该卸车方法基于卷筒物料自动化装卸车***而进行，包括有以下步骤：
①对运输货车进行跟踪定位：采用5G网络技术和CDMA/GPRS技术规划车辆行驶路径，实时跟踪定位车辆状态以及到库时间，并将上述信息传输至后台数据监控中心；
②运输货车将车辆驶入两组立柱组组成的卸货区域，车辆到库后，采用图像扫描设备自动识别车辆的长度、宽度和高度信息，并将信息传输至后台数据监控中心；
③采用移动3D图像识别技术采集物料状态及物料卷筒摆放信息，同时采集车辆停位坐标信息，并将上述信息传输至后台数据监控中心；
④采用卷筒物料自动化装卸车***进行卷筒物料的卸车操作：
第一步：将货车从车尾到车头定义为X方向，货车从上到下定义为Y方向，首先扫描的是货车上最外侧从上至下整排的物料卷筒信息，以货车上靠近物料卷筒纵向输送辊道的一面为最外侧面的一整排物料卷筒，先通过3D相机B沿着X方向斜向扫描货车上最外侧的整个物料卷筒，再通过竖直升降机构带动3D相机B沿着Y方向斜向扫描最外侧的整个物料卷筒，在扫描过程中，抓取卷筒物料的外部边缘轮廓图像，并将抓取的轮廓图像传输至后台数据监控中心；
第二步：后台数据监控中心通过程序模拟计算出所抓取的物料卷筒边缘轮廓图像上的卷筒轴芯所在位置，计算出的卷筒轴芯的位置信息传输至PLC控制***；
第三步：PLC控制***根据所计算出的最外侧一面的所有物料卷筒轴芯位置信息，控制自动行走轮机构、横向移动机构以及竖直升降机构动作，将L形挂钩上的3D相机A输送至轴芯附近，通过3D相机A扫描轴芯孔并精确定位所要卸载的物料卷筒轴芯孔的位置，然后自动行走轮机构、横向移动机构以及竖直升降机构同时动作，精准的将L形挂钩***相应的轴芯孔钩住卷筒取出物料卷筒，自动行走轮机构、横向移动机构以及竖直升降机构同时动作将取出的物料卷筒放置在物料卷筒纵向输送辊道上的物料托盘上向前输送；
第四步：物料卷筒纵向输送辊道与横向输送辊道A和横向输送辊道B配合将物料卷筒输送至厂区仓库或其它工艺设备处；
第五步：重复第三步，直至最外侧一面所有的物料卷筒被准确取出输送完毕；
第六步：重复第一步至第五步，依次取出后面各排的所有物料卷筒。
进一步的，本发明中所述3D相机A和3D相机B均采用线激光3D视觉相机。
进一步的，本发明中所述3D相机B的对于卷筒边缘轮廓的扫描图像抓取原则采用从上到下抓取、从外向里抓取、从左向右抓取的原则进行。
本发明中的卷筒物料自动化装卸车***的调度控制采用多种数据接口，通过接入物联网，整合TMS+WMS***，输出数据到ERP、MES，使生产、仓储***--装卸车***--物流配送***实现全过程的信息实时跟踪和管理，打通了从生产到用户的全***信息流。
传统的外部装卸原为人工装卸车，生产效率低，劳动强度大，安全风险高，而本发明的装卸车***以及卸车方法填补了国内/国际空白，可快速应用于医药、日用品、家电、军工、建材、电子等行业领域以及数字化工厂的仓储物流智能柔性装卸，使生产/仓储--装车--物流配送实现全过程地实时跟踪和管理，实现多种复杂物料快节拍、高流量、自动化、安全可靠地卸车入库及智能管理，全面降本增效，应用潜力巨大，需求前景广阔。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是图1的俯视方向结构示意图；
图3是本发明的另一个方向结构示意图；
图4是图3的侧视方向结构示意图；
图5是图3的正视方向结构示意图；
图6是本发明中卷筒物料自动化装卸车***向工厂仓库中进行卸车操作的示意图；
图7是本发明中3D相机B扫描出的某一排物料卷筒后模拟计算后的图像演示示意图；
图8是本发明中3D相机B扫描到的卷筒物料轴芯孔示意图。
图中：1—纵向移动轨道,2—自动行走轮机构，3—移动横梁，4—横向移动轨道，5—升降直齿条，6—升降限位滑轨，7—垂直升降柱，8—立柱，9—卷筒物料，10—运输货车，11—横向输送辊道A，12—横向输送辊道B，13—物料卷筒纵向输送辊道，14—物料托盘，15—横移电机，16—3D相机A，17—L形挂钩，18—限位卡块，19—3D相机B，20—竖杆，21—横杆，22—顶升机构，23—卷筒物料轴芯孔。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚完整的描述，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。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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，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、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1-图5，本发明是一种卷筒物料自动化装卸车***，具有并排设置的两组立柱组，每组立柱组均是由若干根立柱8布置在同一直线上构成，每一组立柱组的顶部均固定安装有纵向移动轨道1，两边的纵向移动轨道上装有移动横梁3，移动横梁的两端各装有一套自动行走轮机构2，所述自动行走轮机构沿着对应的纵向移动轨道运行，所述移动横梁上设有横向移动机构，横向移动机构上安装有竖直升降机构，竖直升降机构的下端装有用于卷筒物料装卸的L形挂钩17，该L形挂钩是由竖杆20和横杆21构成，在所述竖杆下部靠近横杆末端处设有用于卷筒物料轴芯插孔定位的3D相机A16，在L形挂钩上方的竖直升降机构上设有用于卷筒物料轮廓定位的3D相机B19；其中一组立柱组的底部靠内侧设有物料卷筒纵向输送辊道13，物料卷筒纵向输送辊道上放置有若干个物料托盘14，物料卷筒纵向输送辊道的靠尾部还设置有平行布置的横向输送辊道A11和横向输送辊道B12，横向输送辊道A和横向输送辊道B均与物料卷筒纵向输送辊道相垂直布置且安装高度低于物料卷筒纵向输送辊道的安装高度，所述横向输送辊道A和横向输送辊道B均与物料卷筒纵向输送辊道穿插布置，且他们的交叉部位下方设置有顶升机构22。
进一步的，本实施例中所述3D相机A的前端镜头朝向卷筒物料轴芯插孔设置，所述3D相机B的前端镜头斜向朝向卷筒物料设置，以便于将整个物料卷筒的轮廓拍摄清楚。
进一步的，本实施例中所述横向移动机构包括有沿着移动横梁侧壁长度方向设置的横向移动轨道4，横向移动轨道上装有横向移动组件，横向移动组件沿着横向移动轨道自行移动；所述竖直升降机构包括有竖向布置的垂直升降柱7，垂直升降柱的两边侧壁上设有升降限位滑轨6，每个升降限位滑轨上均配设有一个限位卡块18，所述限位卡块固定装在所述横向移动组件上，所述垂直升降柱上还装有升降直齿条5，升降直齿条与一升降驱动齿轮啮合连接，该升降驱动齿轮与固定装在横向移动组件上的升降驱动电机传动连接。
进一步的，本实施例中所述横向移动组件包括有限位卡、横移齿条、横移齿轮以及横移电机15，横移齿条装在移动横梁上，限位卡卡装在横向移动轨道上，横移齿条、横移齿轮以及横移电机传动连接。
运输货车10满载着卷筒物料到达厂区中卸货区，并开至两组立柱组之间的空地处，运输货车的停车一般不可能做到完全规矩方正的形式，运输货车停放到指定区域后，自动行走轮机构运动将其上的整个机构运行到所要卸货的大致区域，与此同时横向移动机构和竖直升降机构一起动作，此时动作的时候，3D相机B运行的时候对所要卸载的物料卷筒的外部轮廓进行拍照，通过3D相机B的拍照定位锁定物料卷筒的大致位置，横向移动机构和竖直升降机构动作将L形挂钩输送到相应的物料卷筒的轴芯附近，然后3D相机A拍照对对应的物料卷筒的轴芯插孔进一步的精确拍照定位，设备对挂钩的精确位置进行再次调整定位，最后横向移动机构动作将L形挂钩***物料卷筒的轴芯插孔之中，L形挂钩插好之后，反向动作将物料卷筒运送至物料卷筒纵向输送辊道的物料托盘上面，物料卷筒向前输送直至横向输送辊道A和横向输送辊道B处，经过横向输送辊道A和横向输送辊道B的转换输送进入厂区仓库，实现整个的自动化卸货过程。上述横向输送辊道A和横向输送辊道B与物料卷筒纵向输送辊道的交叉处设置有顶升机构，顶升机构上面设置有滚筒，物料托盘正常前行的时候，顶升机构是升起来的与物料卷筒纵向输送辊道一样高，当需要将物料卷筒改变方向的时候，顶升机构下降，物料卷筒纵向输送辊道上的物料卷筒就会自然落在横向输送辊道A和横向输送辊道B上，实现输送方向的转变，直至进入厂区仓库或者是其它的工艺生产线上。
上述过程是卷筒物料自动化装卸车***运行的一个初步过程，其真正在使用中还需要配合到相关的软件和控制***进行使用的，因此针对上述卷筒物料自动化装卸车***开发出了如下的卸车方法。
一种卸车方法，该卸车方法基于卷筒物料自动化装卸车***而进行，包括有以下步骤：
①对运输货车进行跟踪定位：采用5G网络技术和CDMA/GPRS技术规划车辆行驶路径，实时跟踪定位车辆状态以及到库时间，并将上述信息传输至后台数据监控中心；
②运输货车将车辆驶入两组立柱组组成的卸货区域，车辆到库后，采用图像扫描设备自动识别车辆的长度、宽度和高度信息，并将信息传输至后台数据监控中心；
③采用移动3D图像识别技术采集物料状态及物料卷筒摆放信息，同时采集车辆停位坐标信息，并将上述信息传输至后台数据监控中心；
上述三个步骤都是为了卸车的信息化操作做准备工作。
④采用卷筒物料自动化装卸车***进行卷筒物料的卸车操作：分为以下几步：
第一步：将货车从车尾到车头定义为X方向，货车从上到下定义为Y方向，以货车上靠近物料卷筒纵向输送辊道的一面为最外侧面的一整排物料卷筒，首先扫描的是货车上最外侧从上至下整排的物料卷筒信息，先通过3D相机B沿着X方向斜向扫描货车上最外侧面的整个物料卷筒，再通过竖直升降机构带动3D相机B沿着Y方向斜向扫描最外侧的整个物料卷筒，在扫描过程中，抓取卷筒物料的外部边缘轮廓图像，采集的卷筒物料的轮廓图像如附图7，并将抓取的轮廓图像传输至后台数据监控中心；
第二步：后台数据监控中心通过程序模拟计算出所抓取的物料卷筒边缘轮廓图像上的卷筒轴芯即圆心所在位置（通过将轮廓圆弧模拟出整圆就可以找到圆心），计算出的卷筒轴芯的位置信息传输至PLC控制***；
第三步：PLC控制***根据所计算出的最外侧一面的所有物料卷筒轴芯位置信息，控制自动行走轮机构、横向移动机构以及竖直升降机构动作，将L形挂钩上的3D相机A输送至轴芯附近，通过3D相机A扫描轴芯孔并精确定位所要卸载的物料卷筒轴芯孔的位置，然后自动行走轮机构、横向移动机构以及竖直升降机构同时动作，精准的将L形挂钩***相应的轴芯孔钩住卷筒取出物料卷筒，自动行走轮机构、横向移动机构以及竖直升降机构同时动作将取出的物料卷筒放置在物料卷筒纵向输送辊道上的物料托盘上向前输送；
第四步：物料卷筒纵向输送辊道与横向输送辊道A和横向输送辊道B配合将物料卷筒输送至厂区仓库或其它工艺设备处；
第五步：重复第三步，后续依次取第二排、第三排、第四排，依次向后面进行，每一排均是从上往下一个一个的取放，直至最外侧一面即最后一侧面上的所有的物料卷筒被准确取出输送完毕；
第六步：重复第一步至第五步，依次取出后面各排的所有物料卷筒。
进一步的，本实施例中所述3D相机A和3D相机B均采用线激光3D视觉相机，线激光3D相机硬件内置高精度测量算法，测量结果非常精准，测量范围更宽，抗干扰能力强，数据传输稳定快捷，高帧率工业级芯片，数据采集速度更快。
进一步的，本实施例中所述3D相机B的对于卷筒边缘轮廓的扫描图像抓取原则采用从上到下抓取、从外向里抓取、从左向右抓取的原则进行。
上述卸车方法很好的解决了运输货车上的卷筒物料摆放不规矩不整齐仍能够实现快速精准的卸车问题，因为实际的货车运输的时候不可能做到全部码放整齐，货车也不可能完全停放的方方正正规规矩矩的，但是通过本发明的方法和硬件设备就能够非常精确快捷的进行钩挂卸车操作，实际使用效果非常明显。
本发明中的卷筒物料自动化装卸车***的调度控制采用多种数据接口，通过接入物联网，整合TMS+WMS***，输出数据到ERP、MES，使生产、仓储***--装卸车***--物流配送***实现全过程的信息实时跟踪和管理，打通了从生产到用户的全***信息流。
Claims (7)
1.一种卷筒物料自动化装卸车***，具有并排设置的两组立柱组，每组立柱组均是由若干根立柱布置在同一直线上构成，其特征在于：每一组立柱组的顶部均固定安装有纵向移动轨道，两边的纵向移动轨道上装有移动横梁，移动横梁的两端各装有一套自动行走轮机构，所述自动行走轮机构沿着对应的纵向移动轨道运行，所述移动横梁上设有横向移动机构，横向移动机构上安装有竖直升降机构，竖直升降机构的下端装有用于卷筒物料装卸的L形挂钩，该L形挂钩是由竖杆和横杆构成，在所述竖杆下部靠近横杆末端处设有用于卷筒物料轴芯插孔定位的3D相机A，在L形挂钩上方的竖直升降机构上设有用于卷筒物料轮廓定位的3D相机B；其中一组立柱组的底部靠内侧设有物料卷筒纵向输送辊道，物料卷筒纵向输送辊道上放置有若干个物料托盘，物料卷筒纵向输送辊道的靠尾部还设置有平行布置的横向输送辊道A和横向输送辊道B，横向输送辊道A和横向输送辊道B均与物料卷筒纵向输送辊道相垂直布置且安装高度低于物料卷筒纵向输送辊道的安装高度，所述横向输送辊道A和横向输送辊道B均与物料卷筒纵向输送辊道穿插布置，且他们的交叉部位下方设置有顶升机构。
2.根据权利要求1所述的一种卷筒物料自动化装卸车***，其特征在于：所述3D相机A的前端镜头朝向卷筒物料轴芯插孔设置，所述3D相机B的前端镜头斜向朝向卷筒物料设置，以便于将整个物料卷筒的轮廓拍摄清楚。
3.根据权利要求1所述的一种卷筒物料自动化装卸车***，其特征在于：所述横向移动机构包括有沿着移动横梁侧壁长度方向设置的横向移动轨道，横向移动轨道上装有横向移动组件，横向移动组件沿着横向移动轨道自行移动；所述竖直升降机构包括有竖向布置的垂直升降柱，垂直升降柱的两边侧壁上设有升降限位滑轨，每个升降限位滑轨上均配设有一个限位卡块，所述限位卡块固定装在所述横向移动组件上，所述垂直升降柱上还装有升降直齿条，升降直齿条与一升降驱动齿轮啮合连接，该升降驱动齿轮与固定装在横向移动组件上的升降驱动电机传动连接。
4.根据权利要求3所述的一种卷筒物料自动化装卸车***，其特征在于：所述横向移动组件包括有限位卡、横移齿条、横移齿轮以及横移电机，横移齿条装在移动横梁上，限位卡卡装在横向移动轨道上，横移齿条、横移齿轮以及横移电机传动连接。
5.一种卸车方法，该卸车方法基于权利要求1～4任意一项所述的卷筒物料自动化装卸车***而进行，其特征在于：包括有以下步骤：
①对运输货车进行跟踪定位：采用5G网络技术和CDMA/GPRS技术规划车辆行驶路径，实时跟踪定位车辆状态以及到库时间，并将上述信息传输至后台数据监控中心；
②运输货车将车辆驶入两组立柱组组成的卸货区域，车辆到库后，采用图像扫描设备自动识别车辆的长度、宽度和高度信息，并将信息传输至后台数据监控中心；
③采用移动3D图像识别技术采集物料状态及物料卷筒摆放信息，同时采集车辆停位坐标信息，并将上述信息传输至后台数据监控中心；
④采用卷筒物料自动化装卸车***进行卷筒物料的卸车操作：
第一步：将货车从车尾到车头定义为X方向，货车从上到下定义为Y方向，首先扫描的是货车上最外侧从上至下整排的物料卷筒信息，以货车上靠近物料卷筒纵向输送辊道的一面为最外侧面的一整排物料卷筒，先通过3D相机B沿着X方向斜向扫描货车上最外侧的整个物料卷筒，再通过竖直升降机构带动3D相机B沿着Y方向斜向扫描最外侧的整个物料卷筒，在扫描过程中，抓取卷筒物料的外部边缘轮廓图像，并将抓取的轮廓图像传输至后台数据监控中心；
第二步：后台数据监控中心通过程序模拟计算出所抓取的物料卷筒边缘轮廓图像上的卷筒轴芯所在位置，计算出的卷筒轴芯的位置信息传输至PLC控制***；
第三步：PLC控制***根据所计算出的最外侧一面的所有物料卷筒轴芯位置信息，控制自动行走轮机构、横向移动机构以及竖直升降机构动作，将L形挂钩上的3D相机A输送至轴芯附近，通过3D相机A扫描轴芯孔并精确定位所要卸载的物料卷筒轴芯孔的位置，然后自动行走轮机构、横向移动机构以及竖直升降机构同时动作，精准的将L形挂钩***相应的轴芯孔钩住卷筒取出物料卷筒，自动行走轮机构、横向移动机构以及竖直升降机构同时动作将取出的物料卷筒放置在物料卷筒纵向输送辊道上的物料托盘上向前输送；
第四步：物料卷筒纵向输送辊道与横向输送辊道A和横向输送辊道B配合将物料卷筒输送至厂区仓库或其它工艺设备处；
第五步：重复第三步，直至最外侧一面所有的物料卷筒被准确取出输送完毕；
第六步：重复第一步至第五步，依次取出后面各排的所有物料卷筒。
6.根据权利要求5所述的一种卸车方法，其特征在于：所述3D相机A和3D相机B均采用线激光3D视觉相机。
7.根据权利要求5所述的一种卸车方法，其特征在于：所述3D相机B的对于卷筒边缘轮廓的扫描图像抓取原则采用从上到下抓取、从外向里抓取、从左向右抓取的原则进行。
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