CN113291975A - 一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置 - Google Patents

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CN113291975A CN202110566380.5A CN202110566380A CN113291975A CN 113291975 A CN113291975 A CN 113291975A CN 202110566380 A CN202110566380 A CN 202110566380A CN 113291975 A CN113291975 A CN 113291975A
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Abstract

一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置属于集卡停车对位与防砸防吊起技术领域，尤其涉及一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置。本发明提供一种使用效果好的用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置。本发明包括报警复位按钮21、多个沿横向布置于轮胎吊侧面横梁上部的测距传感器、布置于轮胎吊小车上的测距传感器16，其特征在于报警复位按钮21与控制部分20的检测信号输入端口相连，控制部分20的控制信号输出端口分别与布置于轮胎吊侧立柱上的停车对位指示模块19的和声光报警器18相连。

Description

一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置
技术领域
本发明属于集卡停车对位与防砸防吊起技术领域，尤其涉及一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置。
背景技术
在集装箱码头，轮胎吊是主要的场内作业机械，它负责将集装箱卡车(简称：集卡)从各地运来的集装箱在码头集装箱作业场内码垛。提高轮胎吊的吊装效率及安全性对码头生产具有重要意义。传统轮胎吊作业方法需要集卡司机依靠目测前后移动集卡来完成集装箱与轮胎吊吊具的对位工作，不仅效率低，操作难度大，而且还有可能因为起吊过程中集卡连同集装箱一同吊起或吊具、集装箱与集卡车头之间的碰撞造成设备的损坏，严重时会造成集卡司机伤亡，存在较多的安全隐患。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种使用效果好的用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括报警复位按钮21、多个沿横向布置于轮胎吊侧面横梁上部的测距传感器、布置于轮胎吊小车上的测距传感器16，其特征在于报警复位按钮21与控制部分20的检测信号输入端口相连，控制部分20的控制信号输出端口分别与布置于轮胎吊侧立柱上的停车对位指示模块19的和声光报警器18相连；
还包括第一集卡分离检测模块14、第二集卡分离检测模块15，第一集卡分离检测模块14和第二集卡分离检测模块15布置于轮胎吊侧面横梁前下部，第一集卡分离检测模块14设置在第二集卡分离检测模块15前侧。
作为一种优选方案，本发明所述布置于轮胎吊侧面横梁上部的测距传感器包括第一～第十三激光测距传感器1～13，所述布置于轮胎吊小车上的测距传感器16采用激光测距传感器；
第一～第九激光测距传感器1～9、第十二激光测距传感器12、第十三激光测距传感器13布置于轮胎吊A1左侧横梁上部，第十激光测距传感器10、第十一激光测距传感器11布置于轮胎吊A1左侧横梁中部；
第一～第十三激光测距传感器1～13沿集装箱停止位置中线A-7两侧布置，第十二激光测距传感器12布置于装箱停止位置中线A-7的右侧，第十三激光测距传感器13布置于第十二激光测传感器12的右侧；
沿集装箱停止位置中线A-7的左侧向左依次布置第九～第一激光测距传感器9～1。
作为另一种优选方案，本发明所述第十激光测距传感器10布置于第五激光测距传感器5的正下方，高度为2000mm；第十一激光测距传感器11布置于第九激光测距传感器9的正下方,高度为2000mm。
作为另一种优选方案，本发明所述第一～第九激光测距传感器1～9、第十二激光测距传感器12、第十三激光测距传感器13的安装高度均为3900mm,第十二激光测距传感器12布置于距离集装箱停止位置中线14右侧2900mm位置，第十三激光传感器13布置于距离第十二激光测距传感器12右侧3000mm位置；第九激光传感器9布置于距离集装箱停止位置中线14左侧2900mm位置，第九～第一激光测距传感器9～1的间距依次为500mm、1000mm、1000mm、500mm、500mm、1000mm、1000mm、1000mm；
第九激光测距传感器9和第十二激光测距传感器12的距离为5800mm；
第五激光测距传感器5和第十三激光测距传感器13的距离为11800mm。
作为另一种优选方案，本发明所述激光测距传感器的量程可为5500mm。
作为另一种优选方案，本发明所述第一集卡分离检测模块14布置在第十激光测距传感器10的正下方，并使滑台14-2上的L型滑块14-3处在最低位置时，第一云台14-6上的激光测距传感器14-4的高度为1600mm；
第二集卡分离检测模块15布置在激光测距传感器11的正下方，并使滑台15-2上的L型滑块15-3处在最低位置时，第二云台15-6上的激光测距传感器15-4的高度为1600mm。
作为另一种优选方案，本发明所述报警复位按钮21设置在电控箱17上，控制部分20设置在电控箱17内，电控箱17设置在轮胎吊侧面横梁上
作为另一种优选方案，本发明所述控制部分20采用PLC。
作为另一种优选方案，本发明所述第一集卡分离检测模块14和第二集卡分离检测模块15布置于轮胎吊A1左侧横梁下部
作为另一种优选方案，本发明所述第一～第十三激光测距传感1～13的量程为10米，布置于轮胎吊小车上的测距传感器16、第一云台14-6上的激光测距传感器14-4和第二云台15-6上的激光测距传感器15-4的量程为20米；第一云台14-6和第二云台15-6的转动角度为0-90度；L型滑块15-3在滑台15-2上的位移范围为0-150mm。
作为另一种优选方案，本发明所述声光报警器18布置于轮胎吊A-1左侧前部立柱上，高度为3000mm,与集卡驶入方向相对。
作为另一种优选方案，本发明所述停车对位指示模块19包括绿色指示灯19-1，黄色指示灯19-2和红色指示灯19-3，绿色指示灯19-1布置在停车对位指示模块19的上方，黄色指示灯19-2布置在中间，红色指示灯19-3布置在下方，3个指示灯均为直径30厘米的LED指示灯；集卡停车对位指示模块19布置于轮胎吊A-1左侧前部立柱上，高度为4000mm,与集卡驶入方向相对。
作为另一种优选方案，本发明所述PLC的数字量DO输出端口通过停车对位继电器20-1、起吊暂停继电器20-2、集卡吊起报警继电器20-3、防砸报警继电器20-4、紧急连锁停吊继电器20-5与轮胎吊控制器的信号输入端口相连。
作为另一种优选方案，本发明PLC的数字量输入DI端口与报警复位开关21相连；PLC的数字量输入DI端口通过起吊开始继电器常开触点22与轮胎吊控制***的起吊开始信号继电器相连。
作为另一种优选方案，本发明PLC控制***20的模拟量AI输入端口与激光测距传感器1～13，16相连；
作为另一种优选方案，本发明所述集卡分离检测模块14包括安装支架14-1，安装支架14-1后端与轮胎吊A-1左侧下部横梁通过紧固件相连，安装支架14-1前端设置有滑台14-2，滑台14-2上设置有L型滑块14-3，滑台14-2下端设置有驱动L型滑块14-3上下移动的步进驱动电机14-7，滑台14-2与L型滑块14-3之间安装光栅尺14-9，用于检测滑块在滑台上的位置；L型滑块14-3上设置有云台14-6和云台驱动单元14-8，云台14-6上布置有激光测距传感器14-4和摄像头14-5。
作为另一种优选方案，本发明所述集卡分离检测模块15包括安装支架15-1，安装支架15-1后端与轮胎吊A-1左侧下部横梁通过紧固件相连，安装支架15-1前端设置有滑台15-2，滑台15-2上设置有L型滑块15-3，滑台15-2下端设置有驱动L型滑块15-3上下移动的步进驱动电机15-7，滑台15-2与L型滑块15-3之间安装光栅尺15-9，用于检测滑块在滑台上的位置；L型滑块15-3上设置有云台15-6和云台驱动单元15-8，云台15-6上布置有激光测距传感器15-4和摄像头15-5。
作为另一种优选方案，本发明所述PLC的数字量DO输出端口通过步进电机驱动器14-10与步进驱动电机14-7相连，通过步进电机驱动器15-10与步进驱动电机15-7相连。
作为另一种优选方案，本发明PLC的模拟量输入AI端口分别与集卡分离检测模块14上的激光测距传感器14-4和集卡分离检测模块15上的激光测距传感器15-4相连。
作为另一种优选方案，本发明所述摄像头14-5和15-5通过同轴电缆与轮胎吊司机室内的显示屏相连。
作为另一种优选方案，本发明PLC的模拟量输入AI端口与云台驱动单元14-8的转角反馈信号端口相连；PLC的模拟量输出AO端口与云台驱动单元14-8的转角控制量输入端口相连。
作为另一种优选方案，本发明PLC的模拟量输入AI端口与云台驱动单元15-8的转角反馈信号端口相连；PLC的模拟量输出AO端口与云台驱动单元15-8的转角控制量输入端口相连。
其次，本发明PLC的模拟量输入AI端口与光栅尺14-9的滑块位置反馈信号端口相连；PLC的模拟量输入AI端口与光栅尺15-9的滑块位置反馈信号端口相连。
另外，本发明PLC、停车对位继电器20-1、起吊暂停继电器20-2、集卡吊起报警继电器20-3、防砸报警继电器20-4、紧急连锁停吊继电器20-5、步进电机驱动器14-10、步进电机驱动器15-10布置于电控箱17内部，报警复位开关21布置于电控箱17的箱体面板外部，电控箱17布置于轮胎吊A-1左侧下部横梁前部，PLC通过网络接口与轮胎吊控制器连接，进行数据传输。
本发明有益效果。
本发明通过各激光测距传感器测量到的距离信息判断集卡上的集装箱尺寸，然后根据集装箱长度确定集卡车头停止位置，实现集卡停车对位功能。通过测距传感器在集卡车头上方测量到的距离信息判断吊头是否进入预先设定的禁止操作区域，防止集卡车头被砸。通过集卡分离检测模块对集装箱和集卡平面之间的空隙进行扫描，判断集装箱与集卡是否顺利分离。PLC控制***根据接收到的各激光测距传感器的距离信息控制停车对位指示模块显示对应的信息，引导集卡司机进行对位操作。同时，本发明PLC控制单元可与现有的轮胎吊控制器进行信息交互。本发明可以实现装载20尺和40尺标准集装箱的集卡停车对位、车头防砸和集卡防吊起功能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
附图1为本发明的各元件在轮胎吊正视方向的布置图。
附图2为本发明的各元件在轮胎吊侧视方向的布置图。
附图3和附图4为本发明的两个集卡分离检测模块的结构示意图及云台转动示意图，从A方位转到B方位转角为90度。
附图5为本发明各激光测距传感器的安装位置图。
附图6给出了装载20尺集装箱的集卡进入轮胎吊下部的第1状态。
附图7给出了装载20尺集装箱的集卡进入轮胎吊下部的第2状态。
附图8给出了装载20尺集装箱的集卡停车到位状态。
附图9给出了装载40尺集装箱的集卡进入轮胎吊下部的第1状态。
附图10给出了装载40尺集装箱的集卡进入轮胎吊下部的第2状态。
附图11给出了装载40尺集装箱的集卡进入轮胎吊下部的第3状态。
附图12给出了装载40尺集装箱的集卡停车到位状态。
附图13为装载20尺集装箱的集卡分离状态检测示意图。
附图14为装载40尺集装箱的集卡分离状态检测示意图。
附图15为本发明的电气连接示意图。
附图16为本发明云台上的激光测距传感器在集卡与集装箱之间的扫描范围示意图，图中θ为云台当前转动角度。
图中，A-1-轮胎吊，A-2-小车，A-3-吊头，A-4-集装箱垛，A-5-集装箱，A-6-集卡，A-7-集装箱停止位置中线，1-激光测距传感器，2-激光测距传感器，3-激光测距传感器，4-激光测距传感器，5-激光测距传感器，6-激光测距传感器，7-激光测距传感器，8-激光测距传感器，9-激光测距传感器，10-激光测距传感器，11-激光测距传感器，12-激光测距传感器，13-激光测距传感器，14-集卡分离检测模块(14-1-安装支架，14-2-滑台，14-3-L型滑块，14-4-激光测距传感器，14-5-摄像头，14-6云台，14-7步进驱动电机，14-8云台驱动单元，14-9-光栅尺，14-10-步进电机驱动器)，15-集卡分离检测模块(15-1-安装支架，15-2-滑台，15-3-L型滑块，15-4-激光测距传感器，15-5-摄像头，15-6云台，15-7步进驱动电机，15-8云台驱动单元，15-9-光栅尺，15-10-步进电机驱动器)，16-激光测距传感器，17-电控箱，18-声光报警器，19-集卡停车指示模块(19-1-绿色指示灯，19-2-黄色指示灯，19-3-红色指示灯)，20-PLC控制***(20-1-停车对位继电器、20-2-起吊暂停继电器，20-3-集卡吊起报警继电器，20-4-防砸报警继电器，20-5-紧急连锁停吊继电器)，21-报警复位按钮，22-起吊开始继电器常开触点。
具体实施方式
如图所示，本发明包括报警复位按钮21、多个沿横向布置于轮胎吊侧面横梁上部的测距传感器、布置于轮胎吊小车上的测距传感器16，报警复位按钮21与控制部分20的检测信号输入端口相连，控制部分20的控制信号输出端口分别与布置于轮胎吊侧立柱上的停车对位指示模块19的和声光报警器18相连；
还包括第一集卡分离检测模块14、第二集卡分离检测模块15，第一集卡分离检测模块14和第二集卡分离检测模块15布置于轮胎吊侧面横梁前下部，第一集卡分离检测模块14设置在第二集卡分离检测模块15前侧。
所述布置于轮胎吊侧面横梁上部的测距传感器包括第一～第十三激光测距传感器1～13，所述布置于轮胎吊小车上的测距传感器16采用激光测距传感器；
第一～第九激光测距传感器1～9、第十二激光测距传感器12、第十三激光测距传感器13布置于轮胎吊A1左侧横梁上部，第十激光测距传感器10、第十一激光测距传感器11布置于轮胎吊A1左侧横梁中部；
第一～第十三激光测距传感器1～13沿集装箱停止位置中线A-7两侧布置，第十二激光测距传感器12布置于装箱停止位置中线A-7的右侧，第十三激光测距传感器13布置于第十二激光测传感器12的右侧；
沿集装箱停止位置中线A-7的左侧向左依次布置第九～第一激光测距传感器9～1。
所述第十激光测距传感器10布置于第五激光测距传感器5的正下方，高度为2000mm；第十一激光测距传感器11布置于第九激光测距传感器9的正下方,高度为2000mm。
所述第一～第九激光测距传感器1～9、第十二激光测距传感器12、第十三激光测距传感器13的安装高度均为3900mm(车型不同，集卡平面的离地距离1450-1600mm，标准20尺和40尺集装箱高2591mm,3900mm的安装高度满足激光测距传感器高于集卡车头高度，小于集卡上的集装箱顶部高度的测量需求),第十二激光测距传感器12布置于距离集装箱停止位置中线14右侧2900mm位置，第十三激光传感器13布置于距离第十二激光测距传感器12右侧3000mm位置；第九激光传感器9布置于距离集装箱停止位置中线14左侧2900mm位置，第九～第一激光测距传感器9～1的间距依次为500mm、1000mm、1000mm、500mm、500mm、1000mm、1000mm、1000mm；
第九激光测距传感器9和第十二激光测距传感器12的距离为5800mm。20尺集装箱长度6058mm，停车对位时，两个激光传感器刚好被20尺集装箱遮挡。
第五激光测距传感器5和第十三激光测距传感器13的距离为11800mm。40尺集装箱长度为12192mm，停车对位时，两个激光传感器发出的测距光线，刚好被40尺集装箱遮挡。
所述激光测距传感器的量程可为5500mm。标准集装箱宽度2438mm,集卡停车时，距轮胎吊左侧距离应不超过2000mm，5500mm的量程可以为集卡车头右侧提供不少于1000mm的安全保护距离。
所述第一集卡分离检测模块14布置在第十激光测距传感器10的正下方，并使滑台14-2上的L型滑块14-3处在最低位置时，第一云台14-6上的激光测距传感器14-4的高度为1600mm。集卡平面的离地距离1450-1600mm，激光测距传感器14-4的最低高度高于集卡平面最低高度150mm。
第二集卡分离检测模块15布置在激光测距传感器11的正下方，并使滑台15-2上的L型滑块15-3处在最低位置时，第二云台15-6上的激光测距传感器15-4的高度为1600mm。集卡平面的离地距离1450-1600mm，激光测距传感器15-4的最低高度高于集卡平面最低高度150mm。
所述报警复位按钮21设置在电控箱17上，控制部分20设置在电控箱17内，电控箱17设置在轮胎吊侧面横梁上。
所述控制部分20采用PLC。
所述第一集卡分离检测模块14和第二集卡分离检测模块15布置于轮胎吊A1左侧横梁下部。
所述第一～第十三激光测距传感1～13的量程为10米，布置于轮胎吊小车上的测距传感器16、第一云台14-6上的激光测距传感器14-4和第二云台15-6上的激光测距传感器15-4的量程为20米；第一云台14-6和第二云台15-6的转动角度为0-90度；L型滑块15-3在滑台15-2上的位移范围为0-150mm。
所述摄像头14-5和15-5通过同轴电缆与场桥司机室内的显示屏相连。
所述声光报警器18布置于轮胎吊A-1左侧前部立柱上，高度为3000mm,与集卡驶入方向相对。
所述停车对位指示模块19包括绿色指示灯19-1，黄色指示灯19-2和红色指示灯19-3，绿色指示灯19-1布置在停车对位指示模块19的上方，黄色指示灯19-2布置在中间，红色指示灯19-3布置在下方，3个指示灯均为直径30厘米的LED指示灯；集卡停车对位指示模块19布置于轮胎吊A-1左侧前部立柱上，高度为4000mm,与集卡驶入方向相对。
所述PLC的数字量DO输出端口通过停车对位继电器20-1、起吊暂停继电器20-2、集卡吊起报警继电器20-3、防砸报警继电器20-4、紧急连锁停吊继电器20-5与轮胎吊控制器的信号输入端口相连。
PLC的数字量输入DI端口与报警复位开关21相连；PLC的数字量输入DI端口通过起吊开始继电器常开触点22与轮胎吊控制***的信号输出端口相连。
所述PLC、步进电机驱动器14-10、步进电机驱动器15-10布置于电控箱17内部，报警复位开关21布置于电控箱17的箱体面板外部，电控箱17布置于轮胎吊A-1左侧下部横梁前部。高度调节通过步进驱动电机驱动滑台上的滑块上下运动来实现。
下面结合附图说明本发明的工作过程。
1、集装箱尺寸判断。
集卡沿工作车道驶入轮胎吊底部并缓慢向前行驶，此时安装在集卡停车对位指示模块19上的指示灯19-1,19-2,19-3全部熄灭。随着集卡向前行驶，当激光测距传感器11和12的测量光线分别被集卡车头和集装箱挡住时(它们检测到的距离均小于2500mm)(见附图6，8)，PLC控制***20控制集卡停车指示模块的绿色指示灯19-1点亮，指示集卡司机已进入停车区域，小心慢行；当激光测距传感器11的光线位于集卡车头与集装箱的空档位置(检测到的距离大于5000mm)，激光测距传感器12的光线被集装箱挡住(检测到的距离小于2500mm)时(见附图7,10)，若此时激光测距传感器13的测量光线未被集装箱遮挡(检测到的距离大于5000mm)，则判定集卡所载集装箱为20尺集装箱，否则为40尺集装箱。
2、20尺集装箱停车对位、防吊起及车头防砸。
(1)停车对位。
当集装箱被判定为20尺集装箱时，PLC控制***20控制集卡停车对位指示模块19的黄色指示灯19-2点亮，绿色指示灯19-1熄灭，指示集卡司机即将进入停车位。随着集卡继续前行，当激光测距传感器9,11和12的测量光线均被集装箱遮挡(它们检测到的距离均小于2500mm，见附图8)，PLC控制***20控制集卡停车对位指示模块19的红色指示灯19-3点亮，黄色指示灯19-2熄灭，指示集卡司机立即停车，若司机停车后停靠位置靠前，导致激光测距传感器12的测量光线未被集装箱遮挡(检测到的距离大于5000mm)，则集卡停车对位指示模块19的3个指示灯全部点亮，提示集卡司机微调，直至当激光测距传感器9,11和12的测量光线均被集装箱遮挡为止(检测到的距离均小于2500mm)。当红色指示灯持续点亮超过2S后，PLC控制***20通过停车对位继电器20-1向原轮胎吊控制器发出集卡已停车对位信息，并通过网络接口将集卡距离轮胎吊左侧立柱的距离值(激光测距传感器9,11,12的检测平均值)发送给轮胎吊控制器，以便轮胎吊调整吊具左右位置。
(2)集卡防吊起
轮胎吊司机得到集卡停车对位信号并获得集卡距轮胎吊左侧立柱距离后，调整小车位置使其对准集卡，然后操作轮胎吊吊头下降。吊头卡住集装箱后，轮胎吊司机发出起吊操作命令，轮胎吊控制器通过起吊开始继电器常开触点22向PLC控制***20发出起吊信号,轮胎吊控制器控制吊头上升。当起吊高度为30厘米时(起吊高度通过激光测距传感器16实时监测)，PLC控制***通过起吊暂停继电器20-2闭合操作发出起吊暂停信号给轮胎吊控制器，轮胎吊控制器控制吊头暂停起吊。在此期间，PLC控制***20判断出停车对位后，立即通过激光测距传感器16测量获得场桥顶部小车到集装箱顶部距离H2，并根据集装箱箱高H3(标准20尺和40尺集装箱的高度为2.591米)计算出集卡平面与地面高度H(H＝H1-H2-H3，H1为激光测距传感器17距离地面高度)。PLC控制***根据光栅尺15-2检测到的测距传感器15-4的高度计算得到的集卡平面高度H,通过步进电机驱动器15-10控制集卡分离检测模块15的步进电机15-7转动，驱动滑块15-3运行，调节激光测距传感器15-4的高度，使其高于集卡平面150mm(具体高度为H+150mm)。当光栅尺15-2反馈给PLC控制***20的测距传感器15-4的高度信号与设定高度(H+150mm)一致时，测距传感器15-4高度调整到位，滑块15-3停止运行，PLC控制***20通过云台驱动单元15-8控制集卡分离检测模块15中的云台15-6从0度转到90度后，再从90度转到0度，完成一次检测过程。同时轮胎吊司机可以通过布置在云台上的摄像头15-5观察集卡与集装箱的分离状态。若此期间激光测距传感器15-4检测到的距离值小于L(
Figure BDA0003080882060000131
W0为集装箱宽度，20尺和40尺的标准集装箱宽度均为2.438米,L0为激光测距传感器测得的集卡距集卡分离检测模块15的距离L0,L1是为防止激光传感器检测受集装箱码垛干扰而设置的安全距离，这里取值为1米，具体情况参见附图16)，则认为集装箱与集卡之间有遮挡物，它们未能正常分离，此时禁止继续起吊，PLC控制***20通过紧急连锁继电器20-5控制轮胎吊控制器进入连锁停机状态，立刻停止起吊操作，保障安全，同时控制声光报警器18发出声光报警信息。现场指挥人员到达现场，通过报警复位按钮21停止声光报警，复位报警信号，并指挥轮胎吊司机进行下一步操作。否则认为集卡正常分离，PLC控制***通过起吊暂停继电器20-2断开操作向轮胎吊控制器发出继续起吊信号，轮胎吊继续进行起吊操作。
(3)车头防砸
当PLC控制***20接收到轮胎吊控制器的起吊开始信号后，PLC控制***连续监测激光测距传感器3,4,5,6,7,8的测量光线是否被障碍物遮挡，若某个激光测距传感器的测量值小于5000mm,则认为有障碍物进入集卡车头防护区域，车头有被砸风险，此时PLC控制***20通过防砸报警继电器20-4通知轮胎吊控制器发生车头被砸风险，并通过紧急连锁继电器20-5控制轮胎吊控制器进入连锁停机状态，立刻停止起吊操作，保障安全，同时控制声光报警器18发出声光报警信息。现场指挥人员到达现场，通过报警复位按钮21停止声光报警，复位报警信号，并指挥轮胎吊司机进行下一步操作。当集装箱起吊高度超过4000mm(此距离通过激光测距传感器16测量获得)后，PLC控制***将红色指示灯19-3熄灭，同时将绿色指示灯19-1以0.5S的频率闪烁3S后熄灭，通知集卡司机尽快驶离轮胎吊底部。
(4)集卡驶离。
当绿色指示灯19-1熄灭后，若激光测距传感器10和11均未被遮挡(检测到的距离大于5米)，则认为集卡已经驶离，PLC控制***20各个参数恢复到初始状态，等待下一辆集卡驶入。
3、40尺标准集装箱对位、防吊起及车头防砸工作过程。
(1)停车对位。
当集装箱被判定为40尺集装箱时，PLC控制***20控制集卡停车对位指示模块19的绿色指示灯19-1继续点亮，指示集卡继续向前行驶。当激光测距传感器7,8,9，12,13的测量光线被遮挡(检测到的距离均小于2500mm)，而激光测距传感器10未被遮挡时(检测到的距离均大于5000mm)，见附图11，PLC控制***23控制集卡停车对位指示模块19的黄色指示灯19-2点亮，绿色指示灯19-1熄灭，指示集卡司机即将进入停车位。随着集卡继续前行，当激光测距传感器5,10和13的测量光线均被集装箱遮挡(它们检测到的距离均小于2500mm，见附图12)，PLC控制***20控制集卡停车对位指示模块19的红色指示灯19-3点亮，黄色指示灯19-2熄灭，指示集卡司机立即停车，若司机停车后停靠位置靠前，导致激光测距传感器13的测量光线未被集装箱遮挡(测量距离大于5000mm)，则集卡停车对位指示模块19的3个指示灯全部点亮，提示集卡司机微调，直至当激光测距传感器5,10和13的测量光线均被集装箱遮挡为止(测量距离均小于2500mm)。当红色指示灯持续点亮超过2S后，PLC控制***通过停车对位继电器20-1向原轮胎吊控制器发出集卡已停车对位信息，并通过网络接口将集卡距离轮胎吊左侧立柱的距离值(激光测距传感器9,11,12的检测平均值)发送给轮胎吊控制器，以便轮胎吊调整吊具左右位置。
(2)集卡防吊起
轮胎吊司机得到集卡停车对位信号并获得集卡距轮胎吊左侧立柱距离后，调整小车位置使其对准集卡，然后操作轮胎吊吊头下降。吊头卡住集装箱后，轮胎吊司机发出起吊操作命令，轮胎吊控制器通过起吊开始继电器常开触点22向PLC控制***20发出起吊信号,轮胎吊控制器控制吊头上升。当起吊高度为30厘米时(起吊高度通过激光测距传感器16实时监测)，PLC控制***通过起吊暂停继电器20-2闭合操作发出起吊暂停信号给轮胎吊控制器，轮胎吊控制器控制吊头暂停起吊。在此期间，PLC控制***20判断出停车对位后，立即通过激光测距传感器16测量获得场桥顶部小车到集装箱顶部距离H2，并根据集装箱箱高H3(标准20尺和40尺集装箱的高度为2.591米)计算出集卡平面与地面高度H(H＝H1-H2-H3，H1为激光测距传感器17距离地面高度)。PLC控制***根据光栅尺14-2检测到的测距传感器14-4的高度计算得到的集卡平面高度H,通过步进电机驱动器14-10控制集卡分离检测模块14的步进电机14-7转动，驱动滑块14-3运行，调节激光测距传感器14-4的高度，使其高于集卡平面150mm(具体高度为H+150mm)。当光栅尺14-2反馈给PLC控制***20的测距传感器14-4的高度信号与设定高度(H+150mm)一致时，测距传感器14-4高度调整到位，滑块14-3停止运行，PLC控制***20通过云台驱动单元14-8控制集卡分离检测模块14中的云台14-6从0度转到90度后，再从90度转到0度，完成一次检测过程。同时轮胎吊司机可以通过布置在云台上的摄像头14-5观察集卡与集装箱的分离状态。若此期间激光测距传感器14-4检测到的距离值小于L(
Figure BDA0003080882060000151
W0为集装箱宽度，20尺和40尺的标准集装箱宽度均为2.438米,L0为激光测距传感器测得的集卡距集卡分离检测模块14的距离L0,L1是为防止激光传感器检测受集装箱码垛干扰而设置的安全距离，这里取值为1米，具体情况参见附图16)，则认为集装箱与集卡之间有遮挡物，它们未能正常分离，此时禁止继续起吊，PLC控制***20通过紧急连锁继电器20-5控制轮胎吊控制器进入连锁停机状态，立刻停止起吊操作，保障安全，同时控制声光报警器18发出声光报警信息。现场指挥人员到达现场，通过报警复位按钮21停止声光报警，复位报警信号，并指挥轮胎吊司机进行下一步操作。否则认为集卡正常分离，PLC控制***通过起吊暂停继电器20-2断开操作向轮胎吊控制器发出继续起吊信号，轮胎吊继续进行起吊操作。
(3)车头防砸。
当PLC控制***20接收到轮胎吊控制器的起吊开始信号后，PLC控制***连续监测激光测距传感器1,2,3,4的测量光线是否被障碍物遮挡，若某个激光测距传感器的测量值小于5000mm,则认为有障碍物进入集卡车头防护区域，车头有被砸风险，此时PLC控制***20通过防砸报警继电器20-4通知轮胎吊控制器发生车头被砸风险，并通过紧急连锁继电器20-5控制轮胎吊控制器进入连锁停机状态，立刻停止起吊操作，保障安全，同时控制声光报警器18发出声光报警信息。现场指挥人员到达现场，通过报警复位按钮21停止声光报警，复位报警信号，并指挥轮胎吊司机进行下一步操作。当集装箱起吊高度超过4000mm(此距离通过激光测距传感器16测量获得)后，PLC控制***将红色指示灯19-3熄灭，同时将绿色指示灯19-1以0.5S的频率闪烁3S后熄灭，通知集卡司机尽快驶离轮胎吊底部。
(5)集卡驶离。
当绿色指示灯19-1熄灭后，若激光测距传感器10和11均未被遮挡(检测到的距离大于5米)，则认为集卡已经驶离，PLC控制***20各个参数恢复到初始状态，等待下一辆集卡驶入。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置，包括报警复位按钮（21）、多个沿横向布置于轮胎吊侧面横梁上部的测距传感器、布置于轮胎吊小车上的测距传感器（16），其特征在于报警复位按钮（21）与控制部分（20）的检测信号输入端口相连，控制部分（20）的控制信号输出端口分别与布置于轮胎吊侧立柱上的停车对位指示模块（19）的和声光报警器（18）相连；
还包括第一集卡分离检测模块（14）、第二集卡分离检测模块（15），第一集卡分离检测模块（14）和第二集卡分离检测模块（15）布置于轮胎吊侧面横梁前下部，第一集卡分离检测模块（14）设置在第二集卡分离检测模块（15）前侧。
2.根据权利要求1所述一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置，其特征在于所述布置于轮胎吊侧面横梁上部的测距传感器包括第一～第十三激光测距传感器（1）～（13），所述布置于轮胎吊小车上的测距传感器（16）采用激光测距传感器；
第一～第九激光测距传感器（1）～（9）、第十二激光测距传感器（12）、第十三激光测距传感器（13）布置于轮胎吊A1左侧横梁上部，第十激光测距传感器（10）、第十一激光测距传感器（11）布置于轮胎吊A1左侧横梁中部；
第一～第十三激光测距传感器（1）～（13）沿集装箱停止位置中线A-7两侧布置，第十二激光测距传感器（12）布置于装箱停止位置中线A-7的右侧，第十三激光测距传感器（13）布置于第十二激光测传感器（12）的右侧；
沿集装箱停止位置中线A-7的左侧向左依次布置第九～第一激光测距传感器（9）～（1）。
3.根据权利要求1所述一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置，其特征在于所述报警复位按钮（21）设置在电控箱（17）上，控制部分（20）设置在电控箱（17）内，电控箱（17）设置在轮胎吊侧面横梁上。
4.根据权利要求1所述一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置，其特征在于所述控制部分（20）采用PLC。
5.根据权利要求1所述一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置，其特征在于所述第一集卡分离检测模块（14）和第二集卡分离检测模块（15）布置于轮胎吊A（1）左侧横梁下部。
6.根据权利要求4所述一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置，其特征在于所述PLC的数字量DO输出端口通过停车对位继电器（20-1）、起吊暂停继电器（20-2）、集卡吊起报警继电器（20-3）、防砸报警继电器（20-4）、紧急连锁停吊继电器（20-5）与轮胎吊控制器的信号输入端口相连；
PLC的数字量输入DI端口与报警复位开关（21）相连；PLC的数字量输入DI端口通过起吊开始继电器常开触点（22）与轮胎吊控制***的起吊开始信号继电器相连；
PLC控制***（20）的模拟量AI输入端口与激光测距传感器（1）～（13），（16）相连。
7.根据权利要求1所述一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置，其特征在于所述第一集卡分离检测模块（14）包括安装支架（14-1），安装支架（14-1）后端与轮胎吊A-1左侧下部横梁通过紧固件相连，安装支架（14-1）前端设置有滑台（14-2），滑台（14-2）上设置有L型滑块（14-3），滑台（14-2）下端设置有驱动L型滑块（14-3）上下移动的步进驱动电机（14-7），滑台（14-2）与L型滑块（14-3）之间安装光栅尺（14-9），用于检测滑块在滑台上的位置；L型滑块（14-3）上设置有云台（14-6）和云台驱动单元（14-8），云台（14-6）上布置有激光测距传感器（14-4）和摄像头（14-5）。
8.根据权利要求1所述一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置，其特征在于所述第二集卡分离检测模块（15）包括安装支架（15-1），安装支架（15-1）后端与轮胎吊A-1左侧下部横梁通过紧固件相连，安装支架（15-1）前端设置有滑台（15-2），滑台（15-2）上设置有L型滑块（15-3），滑台（15-2）下端设置有驱动L型滑块（15-3）上下移动的步进驱动电机（15-7），滑台（15-2）与L型滑块（15-3）之间安装光栅尺（15-9），用于检测滑块在滑台上的位置；L型滑块（15-3）上设置有云台（15-6）和云台驱动单元（15-8），云台（15-6）上布置有激光测距传感器（15-4）和摄像头（15-5）。
9.根据权利要求4所述一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置，其特征在于所述PLC的数字量DO输出端口通过步进电机驱动器（14-10）与步进驱动电机（14-7）相连，通过步进电机驱动器（15-10）与步进驱动电机（15-7）相连；
PLC的模拟量输入AI端口分别与集卡分离检测模块（14）上的激光测距传感器（14-4）和集卡分离检测模块（15）上的激光测距传感器（15-4）相连；
PLC的模拟量输入AI端口与云台驱动单元（14-8）的转角反馈信号端口相连；PLC的模拟量输出AO端口与云台驱动单元（14-8）的转角控制量输入端口相连。
10.根据权利要求4所述一种用于轮胎吊的集卡停车对位与防砸防吊起装置，其特征在于PLC的模拟量输入AI端口与云台驱动单元（15-8）的转角反馈信号端口相连；PLC的模拟量输出AO端口与云台驱动单元（15-8）的转角控制量输入端口相连；
PLC的模拟量输入AI端口与光栅尺（14-9）的滑块位置反馈信号端口相连；PLC的模拟量输入AI端口与光栅尺（15-9）的滑块位置反馈信号端口相连；
PLC、停车对位继电器（20-1）、起吊暂停继电器（20-2）、集卡吊起报警继电器（20-3）、防砸报警继电器（20-4）、紧急连锁停吊继电器（20-5）、步进电机驱动器（14-10）、步进电机驱动器（15-10）布置于电控箱（17）内部，报警复位开关（21）布置于电控箱（17）的箱体面板外部，电控箱（17）布置于轮胎吊A-1左侧下部横梁前部，PLC通过网络接口与轮胎吊控制器连接，进行数据传输。
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