CN113800460A - 一种自动化鹤管装车控制方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化鹤管装车控制方法及控制装置，其包括在槽车停放区域内获取槽车的罐口位置和鹤管初始位置，根据所述罐口位置和所述鹤管初始位置规划鹤管移动至罐口处的移动路径；输入充装量信息以及发送鹤管移动指令，所述移动路径，鹤管移动至所述罐口位置正上方；获取鹤管移动停止后的鹤管结束位置；若鹤管结束位置与罐口位置一致，则发送鹤管下移指令，鹤管下移并与罐口进行对接；若鹤管与罐口完成对接，则发送对接完成信号；获取对接完成信号，根据对接完成信号停止鹤管下移命令并发送充装命令；实时检测流量累计信号，若流量累计信号满足所述充装量信息的要求，则发送充装停止信号，充装工作停止。本发明具有安全性高的效果。

Description

一种自动化鹤管装车控制方法及控制装置

技术领域

本发明涉及危化品鹤管装车的技术领域，尤其是涉及一种自动化鹤管装车控制方法。

背景技术

目前，危化品装车常采用鹤管装车技术，鹤管是铁路和公路装卸车设施中的核心设备，由于是对危化品进行充装，所以在鹤管的充装现场中，如何提高充装时的安全性尤为关键。

目前的鹤管装车技术多半采用人工或者气动马达电机等通过远程人工手柄、操作杆操作来控制鹤管移动伸缩，以使鹤管与槽车的罐口对接，从而实现鹤管装车现场半自动化作业。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：现场不能做到完全不留操作人员，存在安全隐患，因此仍有改进空间。

发明内容

为了提高充装现场的安全性，本发明提供一种自动化鹤管装车控制方法。

本发明提供的一种自动化鹤管装车控制方法采用如下的技术方案：

一种自动化鹤管装车控制方法，包括：

在槽车停放区域内获取槽车的罐口位置和鹤管初始位置，根据所述罐口位置以及所述鹤管初始位置规划鹤管移动至罐口处的移动路径；

输入充装量信息以及发送鹤管移动指令，根据所述移动路径，鹤管移动至所述罐口位置正上方；

获取鹤管移动停止后的鹤管结束位置；

若所述鹤管结束位置与所述罐口位置一致，则发送鹤管下移指令，鹤管下移并与罐口进行对接；

若鹤管与罐口完成对接，则发送对接完成信号；

获取对接完成信号，根据对接完成信号停止鹤管下移命令并发送充装命令；

实时检测流量累计信号，若所述流量累计信号满足所述充装量信息的要求，则发送充装停止信号，充装工作停止。

通过采用上述技术方案，在槽车停放在槽车停放区域后，通过获取槽车的罐口位置信息以及鹤管初始位置信息，从而可计算出槽车与鹤管之间的距离，便于规划出最适合鹤管移动的移动路径，有利于提高装车效率；通过远程输入危化品充装的充装量信息，作为危化品充装的设定值，紧接着发送鹤管移动命令，鹤管根据事先规划好的移动路径移动至罐口位置的正上方，然后比对鹤管结束位置信息和罐口位置信息，当鹤管结束位置信息和罐口位置信息一致时，再通过发送鹤管下移指令，以确保鹤管能与罐口对齐，提高罐口与鹤管的对接成功率；在对接成功后，通过获取罐口与鹤管对接完成信号，以便及时停止鹤管下移命令，避免鹤管下移过度而与罐口发生碰撞，在停止鹤管下移命令的同时，也一并发送充装命令，在危化品充装过程中实时检测流量累计信号，当流量累计信号与充装量信息要求时，及时停止充装，避免充装过量现象发生，在整个充装过程中，无需操作人员在现场操作，有利于提高充装过程的安全性，全自动作业也提高了危化品的充装效率。

优选的，获取充装结束信号，根据充装结束信号发送竖向复位命令，鹤管上移复位；

当鹤管完成上移复位时，发送竖向移动停止信号；

获取所述鹤管竖向移动停止信号，根据所述竖向移动停止信号停止所述竖向复位命令并发送水平复位命令，鹤管水平移动至鹤管初始位置。

通过采用上述技术方案，在完成充装工作后，通过获取充装停止信号，并发生鹤管上移命令，使鹤管与罐口顺利分离，当鹤管完成上移复位时，相对应地，及时发送竖向移动停止信号，进而及时停止移动，减少冲撞现象发生；通过将鹤管移动至初始外置，有利于对鹤管进行收纳，便于槽车进场。

优选的，当鹤管移动至鹤管初始位置时，发送水平移动停止信号；

获取水平移动停止信号，根据所述水平移动停止信号停止所述水平复位命令，鹤管停止移动。

通过采用上述技术方案，当鹤管完成水平复位，及时发送水平移动停止信号，进而及时停止移动，减少鹤管归位时发生冲撞现象。

优选的，在鹤管移动过程中，获取鹤管实时位置参数，根据所述鹤管实时位置和罐口位置重新规划鹤管的移动路径。

通过采用上述技术方案，鹤管在移动过程中，不断获取鹤管实时位置，以纠正鹤管的移动路径，便于鹤管快速精准地移动至罐口位置处。

优选的，所述移动路径包括第一匀速段和第一减速段，所述第一匀速段的起始端与鹤管初始位置重合，所述第一匀速段的末端与所述第一减速段的起始端重合，所述第一减速段的末端与罐口位置重合；鹤管在所述第一匀速段做匀速运动，在所述第一减速段做减速运动。

通过采用上述技术方案，使鹤管先做匀速运动，然后经过减速移动至罐口位置，有利于鹤管精准地移动至罐口位置处，便于鹤管与罐口精准对接。

优选的，在发送鹤管下移命令前，根据所述鹤管结束位置和罐口位置计算误差修正值，获取所述误差修正值，根据所述误差修正值将鹤管结束位置修正至与所述罐口位置一致。

通过采用上述技术方案，通过计算鹤管结束位置和罐口位置两者之间的误差修正值，从而可对鹤管位置进行修正，同时也对误差修正值进行记录，通过纠偏，来防止在使用一段时间后偏差增大的情况发生。

优选的，在发生水平复位命令前，根据鹤管结束位置和鹤管初始位置规划回归路径，所述回归路径为直线；所述回归路径的起始端与鹤管结束位置重合，所述回归路径的末端与初始位置重合。

通过采用上述技术方案，设置回归路线，将回归路线设置呈直线，有利于提高鹤管的归位速度。

优选的，所述回归路径包括第二匀速段和第二减速段，所述第二匀速段的起始端与罐口位置重合，所述第二匀速段的末端与所述第二减速段的起始端重合，所述第二减速段的末端与鹤管初始位置重合；鹤管在所述第二匀速段做匀速运动，在所述第二减速段做减速运动。

通过采用上述技术方案，使鹤管在归位时同样安装先匀速后减速的方式移动运，有利于鹤管精准地移动至初始位置，避免冲撞现象发生。

一种自动化鹤管装车控制装置，包括：

桁架，所述桁架水平设置在槽车停放区域正上方；

横向滑轨，所述横向滑轨沿桁架长度方向纵向滑动；

移动座，所述移动座沿横向滑轨长度方向横向滑动；

鹤管，所述鹤管包括外管和内管，所述内管竖向滑动连接于外管，所述鹤管竖向滑动连接于移动座；

摄像头，所述摄像头安装于移动座，所述摄像头用于拍摄罐口位置；

Y轴直线模组，用于驱使横向滑轨纵向移动；

X轴直线模组，用于驱使移动座横向移动；

Z轴气动执行器，用于驱使内管竖向移动；

装车控制器，用于控制Y轴直线模组、X轴直线模组以及Z轴气动执行器工作。

通过采用上述技术方案，通过摄像头获取罐口位置，且摄像头可跟随鹤管移动，便于根据鹤管实际位置来精确计算与罐口的位置，有利于鹤管与罐口的精准对接。

附图说明

图1是本申请实施例一种自动化鹤管装车控制方法流程图。

图2是本申请实施例一种自动化鹤管装车控制装置的结构示意图。

附图标记说明：1、桁架；2、横向滑轨；3、Y轴直线模组；4、X轴直线模组；5、移动座；6、鹤管；61、外管；62、内管；7、摄像头。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例公开一种自动化鹤管6装车控制方法。参照图1和图2，一种自动化鹤管6装车控制方法包括：

S100：在槽车停放区域内获取槽车的罐口位置和鹤管6初始位置，根据罐口位置和鹤管6初始位置规划鹤管6移动至罐口处的移动路径。

在本实施例中，将施工现场一处区域作为槽车停放区域，并在槽车停放区域的上方安装自动化鹤管6装车控制装置，以完成鹤管6移动和精准对接步骤。

控制装置包括桁架1、横向滑轨2、移动座5以及鹤管6。桁架1纵向延伸，横向滑轨2横向延伸，桁架1水平设置在槽车停放区域正上方，横向滑轨2纵向滑动连接于桁架1，移动座5横向滑动连接于横向滑轨2。另外，与传统鹤管6不同的是，本实施例的鹤管6为进行竖向伸缩，鹤管6包括外管61和内管62，外管61竖直设置并与移动座5固定连接，内管62竖向滑动连接于外管61，外管61与用于输送危化品的软管连接，软管与泵连接，危化品可在泵的抽吸下经由软管后通入鹤管6。

控制装置还包括Y轴直线模组3、X轴直线模组4以及装车控制器，Y轴直线模组3和X轴直线模组4均为现有的丝杠传动结构，Y轴直线模组3设有两组，分别安装于桁架1两侧，用于驱使横向滑轨2纵向移动；X轴直线模组4安装于横向滑轨2，用于驱使移动座5横向移动。装车控制器内置触控屏、PLC模块、电源、安全栅和继电器，装车控制器可控制Y轴直线模组3、X轴直线模组4启停，使得鹤管6可在槽车停放区域内进行横移和纵移，以便鹤管6可移动至桁架1所覆盖区域的任意一点。

控制装置还包括固定在鹤管6外管61外侧的摄像头7，摄像头7的开启与关闭通过装车控制器控制。槽车的罐口位置以及鹤管6的初始位置均由安装在鹤管6下端的摄像头7获取，摄像头7的拍摄范围覆盖整个槽车停放区域。在进行危化品充装工作前，先将槽车停放在槽车停放区域的最左侧内，此时鹤管6位于槽车停放区域的最右侧，此时鹤管6的位置作为鹤管6初始位置。

装车控制器与后台通讯连接，摄像头7与装车控制器通讯连接。对罐口位置进行获取时，后台对装车控制器下达工作指令，装车控制器对摄像头7下达拍摄指令，摄像头7进行俯拍，并将拍摄到的信息传送至装车控制器分析处理，装车控制器将摄像头7拍摄到的罐口与图片的像素点对应，并转换为坐标点，该坐标以鹤管6初始位置为零点，然后在根据罐口位置和鹤管6初始位置规划鹤管6移动至罐口处的移动路径。

S200：输入充装量信息以及发送鹤管6移动指令，根据移动路径，鹤管6移动至所述罐口位置正上方。

在本实施例中，鹤管6的横移由X轴直线模组4的X轴伺服电机驱动，鹤管6的纵移由Y轴直线模组3的Y轴伺服电机驱动， X轴伺服电机与Y轴伺服电机分别由两台电机伺服驱动器驱动。X轴伺服电机与对应的电机伺服驱动器通讯连接，Y轴伺服电机与对应的电机伺服驱动器通讯连接，装车控制器与两台电机伺服驱动器通讯连接。在控制鹤管6移动时，先在后台输入危化品的充装量，然后对装车控制器下达鹤管6移动指令，同时将充装量信息传达至装车控制器，装车控制器通过装车控制器驱使两台电机伺服驱动器工作，两台电机伺服驱动器分别控制Y轴伺服电机和X轴伺服电机，从而实现了鹤管6的水平移动。

在鹤管6移动过程中，摄像头7不断拍摄罐口位置，并将照片信息传送至装车控制器，装车控制器实时接收摄像头7所获取的信号。装车控制器对新接收的图片进行分析处理，从而获取鹤管6实时位置，根据实时位置和罐口位置重新规划移动路径，以起到纠偏的作用。

在本实施例中，规划的鹤管6移动路径为直线， 鹤管6移动到罐口位置的正上方时，此时鹤管6的位置作为鹤管6的结束位置。另外，移动路径包括第一匀速段和第一减速段，第一匀速段的起始端与鹤管6初始位置重合，第一匀速段的末端与第一减速段的起始端重合，第一减速段的末端与罐口位置重合。将以罐口位置为中心且边长为1m的区域作为第一减速区域，第一减速段落入第一减速区域内。

需要补充的，鹤管6在X轴方向上的移速与在Y轴上的移速之比等于移动路径任意一点上X轴数值与Y轴数值之比，以使鹤管6在第一匀速段做匀速运动。同样，鹤管6在X轴方向上的加速度与在Y轴上的加速度之比等于移动路径任意一点上X轴数值与Y轴数值之比，以使鹤管6在第一减速段做减速运动。

具体的，当摄像头7获取的鹤管6实时位置落入减速区域内，装车控制器向两台电机伺服驱动器发送信号，两台电机伺服驱动器接收到信号后，分别向X轴伺服电机和Y轴伺服电机传递减速信号，当X轴伺服电机和Y轴伺服电机接收到减速信号后进行减速运动，以使鹤管6缓慢到达罐口正上方，在减速过程中实现对鹤管6的精准控制。

S300：获取鹤管6移动停止后的鹤管6结束位置；若鹤管6结束位置与罐口位置不一致，则根据鹤管6结束位置 和罐口位置计算误差修正值，获取误差修正值，根据误差修正值将鹤管6修正至与罐口位置一致。

若鹤管6结束位置与罐口位置一致，则发送鹤管6下移指令，鹤管6下移并与罐口进行对接。

在本实施例中，装车控制器通过摄像头7获取鹤管6结束位置，装车控制器将鹤管6结束位置与罐口位置进行比对并记录误差修正值，并根据误差修正值对鹤管6位置进行修正，直至鹤管6结束位置与罐口位置一致。

控制装置还包括Z轴气动执行器，

另外，鹤管6的竖直伸缩功能由Z轴气动执行器执行，Z轴气动执行器由气动伺服控制器控制，气动伺服控制器由装车控制器控制。Z轴气动执行器与气动伺服控制器通讯连接，气动伺服控制器与装车控制器通讯连接。Z轴气动执行器具体为气缸。

具体的，当装车控制器通过摄像头7获取的鹤管6结束位置与罐口位置一致时，装车控制器向气动伺服控制器发生鹤管6下移命令，气动伺服控制器在接收到鹤管6下移命令后向气缸发送伸长信号，气缸在接收到伸长信号后竖直向下伸长，罐口与鹤管6进行对接。

S400：若鹤管6与罐口完成对接，则发送对接完成信号；获取对接完成信号，根据对接完成信号停止鹤管6下移命令并发送充装命令；实时检测流量累计信号，若所述流量累计信号满足所述充装量信息的要求，则发送充装停止信号，充装工作停止。

在本实施例中，鹤管6安装有装车阀门和流量计，装车阀门和流量计均与控制器通讯连接。鹤管6下端安装有感应开关，感应开关与控制器通讯连接。

具体的，当罐口与鹤管6完成对接时，感应开关与罐口接触，并向装车控制器发出对接完成信号，装车控制器在接收到对接完成信号后向气动伺服控制器发送停止命令，气动伺服控制器在接收到停止命令后，停止向气缸下达鹤管6下移命令，气缸停止伸长，完成自动鹤管6对位和槽车对接工作。避免鹤管6与罐口碰撞的情况发生。

装车控制器在发送停止命令的同时，也向阀门和泵下达充装命令，阀门和泵在接收到充装命令后开启，危化品在泵的驱动下进入鹤管6，并经由罐口后通入槽车内，此时流量计实时监测流量累计信号，并实时反馈至装车控制器，当危化品的累计流量达到充装量要求后，装车控制器向泵和阀门下达充装停止信号，阀门和泵在接收到充装停止信号后关闭，完成危化品定量装车工作。

S500：获取充装停止信号，根据充装停止信号发送竖向复位命令，鹤管6上移复位；当鹤管6完成上移复位时，发送竖向移动停止信号；获取竖向移动停止信号，根据竖向移动停止信号停止竖向复位命令并发送水平复位命令，鹤管6水平移动至鹤管6初始位置。

在本实施例中，鹤管6安装有竖向限位开关。

具体的，阀门和泵关闭后，向装车控制器反馈充装停止信号，装车控制器在接收到充装停止信号后，根据鹤管6结束位置和鹤管6初始位置规划鹤管6的回归路径，并向气动伺服控制器发送竖向复位命令；气动伺服控制器在接收到竖向复位命令后，向气缸发送回缩信号，气缸在接收到回缩信号后进行上移复位，此时鹤管6与罐口分离。鹤管6在回缩至极限状态时触发水平限位开关，水平限位开关向装车控制器发送竖向移动停止信号，装车控制器在接收到竖向移动停止信号后，向两台电机伺服驱动器发送水平复位命令，两台电机伺服驱动器在接收到水平复位命令后，分别发送命令于X轴伺服电机和Y轴伺服电机，在X轴伺服电机和Y轴伺服电机的驱动下，鹤管6进行水平移动复位。

需要补充的，所述回归路径为直线；所述回归路径的起始端与鹤管6结束位置重合，所述回归路径的末端与初始位置重合。回归路径包括第二匀速段和第二减速段，第二匀速段的起始端与罐口位置重合，第二匀速段的末端与第二减速段的起始端重合，第二减速段的末端与鹤管6初始位置重合；鹤管6在第二匀速段做匀速运动，在第二减速段做减速运动。

在本实施例中，将以鹤管6初始位置为中心且边长为1m的区域作为第二减速区域，第二减速段落入第二减速区域内，且桁架1安装有水平限位开关，水平限位开关位于鹤管6初始位置。

在鹤管6进入第二减速区域内并缓慢移动至鹤管6初始位置后，触发水平限位开关，水平限位开关向装车控制器发送水平移动停止信号，装车控制器在接收到水平移动停止信号后，向两台电机伺服驱动器发送停止信号，两台电机伺服驱动器在接收到停止信号后，停止发送水平复位命令，鹤管6停止移动，完成鹤管6归位工作，控制器进入待机状态，等待下一次流程开启。在整个充装过程中，无需操作人员在现场操作，有利于提高充装过程的安全性，全自动作业也提高了危化品的充装效率。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动化鹤管装车控制方法，其特征在于：包括：

在槽车停放区域内获取槽车的罐口位置和鹤管初始位置，根据所述罐口位置和所述鹤管初始位置规划鹤管移动至罐口处的移动路径；

输入充装量信息以及发送鹤管移动指令，根据所述移动路径，鹤管移动至所述罐口位置正上方；

获取鹤管移动停止后的鹤管结束位置；

若所述鹤管结束位置与所述罐口位置一致，则发送鹤管下移指令，鹤管下移并与罐口进行对接；

若鹤管与罐口完成对接，则发送对接完成信号；

获取对接完成信号，根据对接完成信号停止鹤管下移命令并发送充装命令；

实时检测流量累计信号，若所述流量累计信号满足所述充装量信息的要求，则发送充装停止信号，充装工作停止。

2.根据权利要求1所述的一种自动化鹤管装车控制方法，其特征在于：

获取充装结束信号，根据充装结束信号发送竖向复位命令，鹤管上移复位；

当鹤管完成上移复位时，发送竖向移动停止信号；

获取所述竖向移动停止信号，根据所述竖向移动停止信号停止所述竖向复位命令并发送水平复位命令，鹤管水平移动至鹤管初始位置。

3.根据权利要求2所述的一种自动化鹤管装车控制方法，其特征在于：

当鹤管移动至鹤管初始位置时，发送水平移动停止信号；

获取水平移动停止信号，根据所述水平移动停止信号停止所述水平复位命令，鹤管停止移动。

4.根据权利要求1所述的一种自动化鹤管装车控制方法，其特征在于：在鹤管移动过程中，获取鹤管实时位置参数，根据所述鹤管实时位置和罐口位置重新规划鹤管的移动路径。

5.根据权利要求1所述的一种自动化鹤管装车控制方法，其特征在于：所述移动路径包括第一匀速段和第一减速段，所述第一匀速段的起始端与鹤管初始位置重合，所述第一匀速段的末端与所述第一减速段的起始端重合，所述第一减速段的末端与罐口位置重合；鹤管在所述第一匀速段做匀速运动，在所述第一减速段做减速运动。

6.根据权利要求2所述的一种自动化鹤管装车控制方法，其特征在于：在发送鹤管下移命令前，根据所述鹤管结束位置和罐口位置计算误差修正值，获取所述误差修正值，根据所述误差修正值将鹤管结束位置修正至与所述罐口位置一致。

7.根据权利要求2所述的一种自动化鹤管装车控制方法，其特征在于：在发生水平复位命令前，根据鹤管结束位置和鹤管初始位置规划回归路径，所述回归路径为直线；所述回归路径的起始端与鹤管结束位置重合，所述回归路径的末端与初始位置重合。

8.根据权利要求2所述的一种自动化鹤管装车控制方法，其特征在于：所述回归路径包括第二匀速段和第二减速段，所述第二匀速段的起始端与罐口位置重合，所述第二匀速段的末端与所述第二减速段的起始端重合，所述第二减速段的末端与鹤管初始位置重合；鹤管在所述第二匀速段做匀速运动，在所述第二减速段做减速运动。

9.一种自动化鹤管装车控制装置，其特征在于：包括：

桁架(1)，所述桁架(1)水平设置在槽车停放区域正上方；

横向滑轨(2)，所述横向滑轨(2)沿桁架(1)长度方向纵向滑动；

移动座(5)，所述移动座(5)沿横向滑轨(2)长度方向横向滑动；

鹤管(6)，所述鹤管(6)包括外管(61)和内管(62)，所述内管(62)竖向滑动连接于外管(61)，所述鹤管(6)竖向滑动连接于移动座(5)；

摄像头(7)，所述摄像头(7)安装于外管(61)，所述摄像头(7)用于拍摄罐口位置；

Y轴直线模组(3)，用于驱使横向滑轨(2)纵向移动；

X轴直线模组(4)，用于驱使移动座(5)横向移动；

气缸，用于驱使内管(62)竖向移动；

装车控制器，用于控制Y轴直线模组(3)、X轴直线模组(4)、气缸以及摄像头(7)启停。

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