动态传感器系统和方法

动态传感器系统和方法
【专利摘要】一种传感器系统，包括安装元件，与所述安装元件相邻地设置的致动器，和连接至所述致动器用于使用信号感应物体的移动的传感器。如果所述传感器不能读取该信号则所述致动器将所述传感器从第一感应位置移动至第二感应位置。
【专利说明】
动态传感器系统和方法
[0001] 交叉引用
[0002] 本专利申请是作为申请日为2013年3月13日的美国专利申请第13/801，109号的部 分继续申请的申请日为2013年11月6日的美国专利申请第14/073，431号的继续申请，在此 结合其全部内容。
技术领域
[0003] 本发明涉及用于运送容器的动态传感器系统。
【背景技术】
[0004] 物品的运输是包括很多参与者的复杂和昂贵的过程，其中参与者包括承运商、制 造商、批发商和零售商。当前，商品被放置在各种长度(例如，20'、40'、45'、48'和53'）的容 器中以用于运输。该容器可通过船运输至船坞或者通过火车运输至火车站。从船坞或火车 站，接着容器可被运送至牵引车拖车的底架，以用于进一步的运输或分配。可使用不同尺寸 的底架来容纳不同尺寸的容器。
[0005] 当前将容器运送至底架是笨重且耗时的。容器的运送在具有空的底架的牵引车拖 车到达时需要起重机或侧向装载机的操作者或者其他人员出现。如果起重机操作者或者牵 引车拖车的驾驶者延迟了，则牵引车拖车的驾驶者将需要等待直到有起重机操作者将容器 装载至底架上。一旦容器被装载至底架上，则容器由牵引车拖车运送至其下一个位置。该下 一个目的地可以是另一个船坞或者火车站，分配中心，或者其可以是仓库或者零售商店，在 此处容器中的物品被卸载。在任何情况下，容器将最终从底架移除。再次，与将容器装载至 底架上一样，移走底架也是笨重的和耗时的，其需要起重机操作者和船坞人员以及牵引车 拖车的驾驶者在场。
[0006] 有几个系统试图解决上述低效问题。例如，美国专利第7,231,065号(Peach等)公 开了一种方法和设备，用于控制照相机并且进行对容器码和底架码的光学字符识别，从而 处理容器和底架进入和离开设施。照相机用于确定卡车什么时候出现在设施的特定门通道 中。相机还用于确定卡车是否是拖车（即，牵引车拖车没有底架或者容器）；空的底架或者具 有容器的底架。在后一种情况下，照相机获取多个图像以确定容器的尺寸。接着容器的尺寸 与其它信息被用于处理卡车进入或离开设施。然而，Peach等所公开的方法和装置没有提供 自动的方法来将容器从底架移开或者将容器放置在底架上，也没有提供信号系统来辅助驾 驶者将底架设置在门通道中。此外，该系统使用照相机来确定容器的尺寸，将是昂贵的。
[0007] 美国专利第5，142,658号(1(^〇^&11等)公开了容器底架定位系统。在该系统中，光 信号和照相机用于辅助驾驶者来将底架设置在装载和卸载通道中的预编程停止位置。然 而，该系统需要使用起重机来将底架上的容器卸载或将容器装载至底架。因此，驾驶者仍然 必须等待直到起重机有空闲，之后才能将牵引车拖车驾驶至下一个位置。此外，需要照相机 来定位底架，这也是昂贵的。
[0008] 美国专利公开第2008/0219827号（Lanigan等）公开了一种内嵌（inline)终端系 统。该系统包括缓存器，其包括与容器的底部角铸件接合的四个侧栓锁销。该缓存器可用于 将容器从底架卸载，而不需要起重机的帮助。然而，该系统没有提供能够用于不同尺寸的容 器的缓存器，也没有提供帮助驾驶者将底架或者容器设置在缓存器中的合适停止位置的光 信号灯。
[0009] 美国专利公开第2008/0219827号（Lanigan等）公开了一种包括缓存器的分配系 统。该缓存器包括具有收缩和延伸位置的可移动架。该系统还包括具有支撑结构的底架，其 可通过升降控制器而升高或降低。该支撑结构用于将位于支撑结构上的容器升高，从而在 底架和容器被设置在缓存器中之后可将容器运送至缓存器。此外，缓存器包括至少一个轮 导轨，以帮助将底架在缓存器中对齐。尽管该系统允许驾驶者在没有起重机帮助的情况下 装载或者卸载容器，然而其需要与升高结构特别配合的底架来升高和/或降低容器。因此， 该系统不能用于标准底架。
[0010] 由于这些原因，可从标准的底架经济地装载和卸载不同尺寸的容器而不需要使用 起重机的系统将是本领域的重要改进。

【发明内容】

[0011] 在本发明的一个实施方式中，公开了一种传感器系统。该传感器系统包括安装元 件，与该安装元件相邻地设置的致动器，以及连接至致动器以使用信号来感应物体的移动 的传感器。如果传感器不能读取信号，则该致动器将传感器从第一感应位置移动至第二感 应位置。
[0012] 在本发明的另一个实施方式中，公开了一种使用具有距离传感器的传感器系统将 容器运送至缓存器的方法。该方法包括以下步骤:使用包括直通波束传感器和所述距离传 感器的多个传感器感应由底架承载的所述容器移动进入所述缓存器;从所述距离传感器向 所述容器发送信号；以及使用所述距离传感器产生的信号来确定从所述距离传感器至所述 容器的距离。该方法还包括以下步骤：如果所述距离传感器不能获得可读信号则移动所述 距离传感器;根据从所述多个传感器接收到的数据确定所述容器的长度；以及根据所述容 器的长度经由光信号灯而引导操作者将所述底架定位在所述缓存器中。
[0013] 在本发明的另一个实施方式中，公开了一种用于将容器运送至缓存器的定位系 统。该定位系统包括与所述缓存器相邻地设置的光信号灯，用于引导操作者以将底架设置 在所述缓存器中；和与所述定位系统相关的可编程逻辑控制器。所述定位系统还包括直通 波束传感器，该直通波束传感器感应所述容器移动进入所述缓存器，且将数据输出至所述 可编程逻辑控制器。传感器系统具有距离传感器，其通过信号确定从所述距离传感器至所 述容器的距离。如果没有获得可读信号则将所述距离传感器从第一感应位置移动至第二感 应位置。所述距离传感器输出数据至所述可编程逻辑控制器。所述可编程逻辑控制器根据 从所述直通波束传感器和所述距离传感器获得的数据而确定所述容器的长度，并且所述可 编程逻辑控制器根据所述容器的长度和从所述距离传感器接收的数据而提供输出信号至 所述光信号灯。
【附图说明】
[0014] 图1是光定位系统的一个实施方式的等轴侧视图；
[0015] 图2是图1的光定位系统的顶平面视图；
[0016] 图3是图1的光定位系统的左侧视图；
[0017]图4是图1的光定位系统的正视图；
[0018] 图5是图1的光定位系统的后视图；
[0019] 图6是图1中所示的支撑垫的放大视图；
[0020] 图7是图1中所示的信号灯的放大视图；
[0021] 图8是示出了与不同尺寸容器相关的最终停止距离的图表；
[0022] 图9是使用图1的光定位系统来运送容器的方法的一个实施方式的流程图；
[0023] 图10是使用图1的光定位系统来运送容器的方法的另一个实施方式的流程图；
[0024] 图11是使用图1的光定位系统来运送容器的方法的另一个实施方式的流程图；
[0025] 图12是使用图1的光定位系统来运送容器的方法的另一个实施方式的流程图；
[0026] 图13是动态激光器系统的一个实施方式的等轴侧视图；
[0027] 图14是动态激光器系统的另一个实施方式的等轴侧视图；和
[0028] 图15是使用图13或图14的动态激光器系统来将容器运送至缓存器的方法的流程 图。
【具体实施方式】
[0029]公开了一种用于输送容器的光定位系统20。图1-8示出了光定位系统20的一个实 施方式，其与缓存器(buffer)21共同使用，且图9-12示出了使用光定位系统20将容器输送 至缓存器21或自缓存器21输送的方法的多个实施方式。总体而言，缓存器21用于暂时地存 放容器。光定位系统20允许容器通过牵引车拖车（tractor trailer)的操作者而被从牵引 车拖车的底架（chassis)输送至缓存器21，而不需要第三方的辅助。一旦存放在缓存器21 中，则接着容器可稍后由具有空的底架的牵引车拖车拾取。再次，光定位系统20允许牵引车 拖车的操作者将容器从缓存器21移去，而不需要第三方。接着，该容器可通过牵引车拖车运 输至目的地，例如，仓库。
[0030] 这里所使用的术语"容器"为其常规和通常意思，且可包括任何类型的容器，例如 ISO容器、家用容器、半拖车、壳等。此外，术语"牵引车、卡车和牵引车拖车"大体具有可接受 的意义且可互换地使用。这些车用于拉动、运送和/或拖动容器。此外，这里所使用的术语 "缓存器"指临时存放设备或装置。
[0031] 参考图1，缓存器21包括第一框架元件22和第二框架元件24。第一框架元件22和第 二框架元件24共同限定通道25。此外，在缓存器21的一端是入口 26,且在相反端是后框架 28 〇
[0032] 第一框架元件22包括第一竖直支架30和第二竖直支架32。设置在第一和第二竖直 支架30、32之间的是第一升降梁34。在一个实施方式中，第一升降梁34分别经由安装托架 36A和36B而附接至第一竖直支架30和第二竖直支架32。该安装托架36A、36B可移动地附接 至第一和第二竖直支架30、32,从而可沿着竖直支架在竖直方向滑动。通过竖直致动器38A 和38B分别控制安装托架36A、36B沿着各自第一竖直支架30和第二竖直支架32的移动。在一 个实施方式中，通过机械地连接至各竖直致动器38A、38B的马达40而将动力提供至竖直致 动器38A、38B。该马达40可以是电动马达或者其他类型的马达，如液压马达。
[0033] 第二框架元件24的结构与第一框架元件22相似，且包括第一竖直支架42和第二竖 直支架44。竖直支架30、32、42、44可以本领域已知的任何方式(诸如，地脚螺栓等）固定至地 面。作为第一升降梁34的镜像的第二升降梁46被设置在第二框架元件24的第一和第二竖直 支架42、44之间，并且基本与第一升降梁34平行。安装托架48A和48B分别可移动地附接至第 一竖直支架42和第二竖直支架44。安装托架48A、48B机械地连接至竖直致动器50A (未示出） 和50B(参见图5)，且可通过竖直致动器50A和50B而沿着第一和第二竖直支架42、44竖直地 移动。在一个实施方式中，通过机械地连接至各竖直致动器50A、50B的马达40而将动力提供 至竖直致动器50A、50B。在另一个实施方式中，使用单个马达来向竖直致动器38A、38B和 50A、50B提供动力。竖直致动器38A、38B和50A、50B可以是动力螺杆，液压汽缸或者任何其它 本领域已知的类似装置。在动力螺杆的情况下，马达可以是电动的、液压的或气压的。
[0034]马达40电连接至可编程逻辑控制器（叩1^'）52。该?^52(将在下文进行更详细的 说明）控制第一升降梁34和第二升降梁46沿着竖直支架30、32和42、44的移动。更具体地， PLC 52经由马达40来控制竖直致动器38A、38B和50A、50B，其移动第一升降梁34的安装托架 36A、36B和第二升降梁46的安装托架48A、48B。在一个实施方式中，PLC 52被设置成与后框 架28相邻。当载有容器的底架到达其最终停止距离(如下文参考图8所说明的）时，竖直致动 器38A、38B和50A、50B由PLC 52引导而分别经由安装托架36A、36B和48A、48B来升高第一和 第二升降梁34和46。类似地，当空的底架进入缓存器21以拾取容器时，PLC 52引导竖直致动 器38A、38B和50A、50B，而经由安装托架36A、36B和48A、48B来分别降低第一和第二升降梁34 和46。
[0035] 最佳地如图2所示，缓存器21包括两个导轨54A和54B。该导轨54A、54B被设置在第 一框架元件22和第二框架元件24之间，且该导轨54A、54B基本彼此平行。导轨54A、54B被设 置成将底架的轮引导进入缓存器21。导轨54A、54B可通过本领域已知的诸如地脚螺栓或类 似装置的任何方式而固定至地面，且可焊接至第一框架元件22和第二框架元件24的底座。 [0036] 如图1-3所示，四个支撑垫56A、56B、56C和56D间隔开且可移动地附接至第一升降 梁34。此外，四个支撑垫58A、58B、58C和58D彼此间隔开且可移动地附接至第二升降梁46。每 个支撑垫56A-D与支撑垫58A-D之一对应。例如，支撑垫56A被设置成在支撑垫58A对面，且支 撑垫56A和58A二者基本上分别位于沿着第一升降梁34和第二升降梁46的相同位置处(参考 图2和3)。此外，八个支撑垫中的六个(56A-C和58A-C)被定位成基本分别接近第一和第二框 架元件22和24的第一竖直支架30和42,且剩下的两个支撑垫(56D和58D)被设置成分别接近 第一和第二框架元件22和24的第二竖直支架32和44。
[0037] 支撑垫致动器6(^、6(?、60(：、600分别附接至各支撑垫564、568、56(：和560以及第一 支撑梁34。类似地，支撑垫致动器62六、628、62(：、620分别附接至各支撑垫584、588、58(：、580 和第二升降梁46。尽管总共示出了八个支撑垫，然而可分别包括任何数量的支撑垫56和58 以及相应的支撑垫致动器60和62,只要提供足够的垫来充分地支撑多种尺寸的容器。在一 个实施方式中，如以下的表1所示，用于20'容器的支撑垫56、58的数量是四个，且用于40'-53'容器的支撑垫56、58的数量是六个。表1还表示在该实施方式中用于支撑特定尺寸的容 器的具体支撑垫。
[0038]表1
[0041 ] 支撑垫致动器60A-D和62A-D电连接至PLC 52。该PLC 52经由支撑垫致动器60A-D 和62A-D分别控制支撑垫56A-D和58A-58D的水平移动。支撑垫56A-D和58A-D可从第一位置 64移动至第二位置66。在一个实施方式中，第一位置64可以是如图4所示的缩回位置，且第 二位置66可以是如图5所示的延伸位置。在另一个实施方式中，第一位置64可以是延伸位置 (参见图5)，且第二位置66可以是缩回位置(参见图4)。
[0042]当处于延伸位置66时，支撑垫56和58被定位在容器的下侧。当容器被设置在缓存 器21中以用于存放时，支撑垫56A-D从缩回位置64移动至延伸位置66。当容器被设置在空的 底架上以用于运输时，支撑垫56A-D从第一位置64(延伸位置)移动至第二位置(缩回位置） 66。对应的支撑垫可单独地移动或者成组地移动。例如，在一个实施方式中，支撑垫56A和 58A可同时与56B和58B，56C和58C，以及56D和58D中的任一个从第一位置64移动至第二位置 66。然而，在该实施方式中，支撑垫通常以相对的对而成组地移动，如表1中所示。这样，所有 表1中所示的常规容器长度的容器都可由缓存器21处理。
[0043]图6示出了处于默认缩回位置的支撑垫58D和支撑垫致动器62D的放大视图。所有 的支撑垫56A-D、58A-D和支撑垫致动器60A-D、62A-D包括相同的构件，其中仅有的区别在于 致动器相对于支撑垫设置在哪一侧。因此，仅提供与支撑垫58D和支撑垫致动器62D相关的 细节。在一个实施方式中，支撑垫致动器62D包括电动线性致动器68和连杆组件70。该连杆 组件70经由突起72附接至支撑垫58D。该支撑垫58D包括下部分74、第一上部分76和第二上 部分78。在一个实施方式中，下部分74和第二上部分78各包括钢板，且第一上部分76包括滑 动垫80。该滑动垫80与容器的下侧表面接触，以当容器被运送至牵引车拖车或者从牵引车 拖车运送时防止容器的滑动。该滑动垫80可由氨基甲酸乙酯或者任何类似材料制成。该支 撑垫58D在其左侧、后侧和右侧以支撑垫框架82作为边界。在一个实施方式中，支撑垫框架 82包括四个支撑条84A、84B、84C和84D，其固定地附接至第二升降梁46,如在该示例中。支撑 垫框架82还包括四个可移动的辊86A、86B、86C和86D，其分别通过紧固件88而附接至支撑条 84A、84B、84C和84D。当支撑垫58D从第一位置64移动至第二位置66时，支撑垫58D的下部分 74的下侧位于辊86A-D上且与辊86A-D接合，反之亦然。
[0044]接近缓存器21的入口 26与第一框架元件22的第一竖直支架30相邻的是光定位系 统20的光信号灯90(参见图1、2和7)。该光信号灯90附接至光柱92且电连接至PLC 52。光信 号灯90通过提供底架在缓存器21中的位置的视觉指示而将牵引车拖车的操作者引导进入 缓存器21。最佳地如图4、5和7所示，光信号灯90包括光条94。光条94包括多排灯96A，B…… N。在一个实施方式中，显示器(未示出）可被设置成与光条94相邻，其包括解释光颜色系统 的文字。在一个实施方式中，使用LED灯。然而，可使用本领域已知的任何类型的照明装置， 例如灯泡。光条94包括第一组灯98、第二组灯100和第三组灯102。第一组灯98包括绿色LED。 第二组灯100包括黄色LED，且第三组灯102包括红色LED。第二组灯100还包括灯子组104A、 B……N。灯子组104A、B……N各自包括至少一排黄色LED。使用绿色、黄色和红色LED是优选 的，这是因为基本所有车辆操作者都能理解其分别表示"走"或"保持速度"，"减慢"或"减 速"，和"停止"。
[0045]设置在光柱92的顶部的是报警灯106。在一个实施方式中，该报警灯106发出闪烁 的红光。报警灯106可以是任何尺寸，但是应该足够大以让牵引车拖车的操作者从侧面和/ 或牵引车拖车的后视镜中容易地看见。此外，紧急停止按钮107设置在光柱92下部，在光条 94下方。该紧急停止按钮107可由操作者按压，以在任何时间点立即停止光定位系统20。 [0046] 光定位系统20还包括底架传感器108和直通波束（thru beam)传感器110。底架传 感器108和直通波束传感器110还被设置成接近缓存器21的入口 26。底架传感器108感应物 体(g卩，底架)移动进入缓存器21。类似地，直通波束传感器110感应物体(即，容器)移动进入 缓存器21，且用于确定容器的长度L。
[0047] 该底架传感器108可以是超声波传感器。该直通波束传感器110包括单独的接收器 和发射器部分。在一个实施方式中，直通波束传感器接收器112被附接至光柱92。最佳地如 图7所示，直通波束传感器接收器被附接至光柱92,在光条94后面。发射器柱116被设置成基 本与光柱92对齐且与第二框架元件24的第一竖直支架42相邻。直通波束传感器发射器120 附接至发射器柱116。直通波束接收器112和直通波束传感器发射器120共同形成直通波束 传感器110,且分别被设置在光柱92和发射器柱116上的一高度处，其使直通波束传感器110 能感应进入缓存器21的任何长度的容器。此外，直通波束110可以是直通波束激光或者光电 传感器，或者其它发射器和接收器装置。
[0048]如图1、4和5所示，光定位系统20的后框架28包括横条元件122和后支架元件124。 距离传感器柱126设置在距后框架28的一距离处。容器距离传感器128和底架距离传感器 130A和130B附接至距离传感器柱126。所示的距离传感器柱126设置在基本居中地位于第一 框架元件22和第二框架元件24之间的位置处。尽管优选居中的位置，然而距离传感器柱126 可被设置在第一和第二框架元件22和24之间的任何位置处，该位置允许从容器距离传感器 128或底架距离传感器130A、130B至容器或底架的无阻挡的视角。
[0049] 容器距离传感器128测量从容器距离传感器128到容器的距离。底架距离传感器 130A用于测量从底架距离传感器130A到长度为20'的底架的距离。底架距离传感器130B用 于测量从底架距离传感器130B至长度为40'、45'、48'或53'的底架的距离。所有的距离传感 器128和130A、130B都电连接至PLC 52作为输入。
[0050] 容器距离传感器128和底架距离传感器130A、130B包括单个单元，且包括发射器和 接收器部分二者。例如，在一个实施方式中，容器距离传感器128和底架距离传感器130A、 130B可包括激光系统，例如市售的商标为SICK?的DT系列距离传感器。容器距离传感器和底 架距离传感器还可以是其它合适的比例距离传感装置(proportional distance sensing device)。在使用中，光定位系统20的容器距离传感器128和底架距离传感器130A、130B测量 所发射的波束在物体(例如，容器或底架)上反射并返回至距离传感器的接收器部分所花费 的时间。接着，该测量的时间被转换为与距离传感器至物体的距离成比例的距离测量信号。 接着将该距离测量信号发送至PLC 52。
[0051]可通过标准电网或者独立的引擎驱动的发电机将动力提供至光定位系统20的电 部件，包括电机40，竖直致动器38A、38B和50A、50B，PLC 52，支撑垫致动器60A-D、62A-D，光 信号灯90,灯条94,多个灯98、100、102和106,以及多个传感器108、110、128和130。电线132 可沿着第一升降梁34和第二升降梁46的外部分布置，以将前述构件连接至电源。
[0052] 还公开了一种用于使用光定位系统20来运送容器的方法。如图9所示，运送容器的 方法的一个实施方式包括以下步骤:将具有容器的底架退入缓存器200;感应容器的后边缘 202;感应容器的前边缘204;确定容器的长度206;确定容器的最终停止距离208;将最终停 止距离储存在PLC中210;感应容器的纵向位置212;根据关于最终停止距离的容器位置致动 光条214;以及在光条上指示已经到达最终停止距离216。
[0053] 如图10所示，运送容器的方法的另一个事实方式包括以下步骤:使用多个传感器 感应由底架所载的容器移动进入缓存器230;根据从多个传感器接收到的数据确定容器的 长度232;通过光信号引导操作者以根据容器的长度将底架设置在缓存器中234;将与缓存 器相关的多个支撑垫延伸至容器的下侧236;将支撑垫升高从而支撑容器238;以及将底架 从缓存器240退出。
[0054] 图11公开了运送容器的方法的另一个实施方式，包括以下步骤:将空的底架退入 存放缓存器以获取存放的容器250;感应底架的纵向位置252;获得之前存储的最终停止距 离254;根据关于之前存储的最终停止距离256的底架位置而致动光条;在灯条上指示底架 已经到达最终停止距离258。
[0055] 图12中示出了运送容器的方法的仍另一个实施方式，且包括以下步骤:提供缓存 器，其中容器设置在于该缓存器相关的多个支撑垫上270;使用多个传感器感应底架移动进 入缓存器272;获得与容器相关的存储数据，其中存储的数据包括容器的长度274;通过光信 号引导操作者以将底架设置在容器下方，其中光信号以特定的颜色发光以根据存储的数据 和从多个传感器所获得的数据而引导操作者276;降低多个支撑垫使得容器坐靠在底架上 278;将多个支撑垫从容器下方缩回至缩回位置280;以及将载有容器的底架从缓存器退出 282〇
[0056] 在操作中，当容器134被从底架136输送至缓存器21时，牵引车拖车的操作者在进 入缓存器21之前将容器134从底架136松开，从而缓存器21可自由地将容器134从底架136移 走。由于底架136将以低速（即，<5mph)移动进入缓存器21，所以容器134位移至底架136上的 不合适的位置或者从底架落下的风险很小。一旦容器134松开，则操作者开始将牵引车拖车 退入缓存器21。底架的轮在接近入口 26处与引导轨道54A和54B接合。该引导轨道54A、54B以 基本直线将底架136引导进入缓存器21，从而防止底架136以不合适的角度移动进入缓存器 21〇
[0057]当底架传感器108感应到物体(例如，底架)进入底板(bay)时，容器距离传感器128 被启动，且包括从容器距离传感器128到容器的距离的测量值的数据信号被发送至PLC 52。 当容器134的后边缘阻挡直通波束传感器110的直通激光束时，在PLC 52处来自容器距离传 感器128的数据信号被中断。当容器134的前边缘在点A处通过直通波束传感器110时（参见 图8)，在PLC 52处重新形成自容器距离传感器128到容器134的距离测量值。
[0058] 特定长度L的各容器具有相应的最终停止距离138B。各容器长度L的该最终停止距 离138B在使用前被储存在PLC 52中。例如，如图8所示，20'容器的最终停止距离138B是 414.4英寸，40'容器的最终停止距离138B是174.5英寸，45'容器的最终停止距离138B是126 英寸，48'容器的最终停止距离138B是90英寸，且53'容器的最终停止距离138B是30英寸。
[0059] 图8是示出了直通波束传感器110的直通激光束重新形成的点。对于所有不同容器 长度L，在点A处重新形成直通波束传感器110的直通激光束。在点A处，各容器134距容器距 离传感器128-特定距离138A。例如，在一实施方式中，在点A处，20'容器与容器传感器128 相距455.5英寸，40 '容器与容器距离传感器128相距214英寸，45 '容器与容器距离传感器 128相距154英尺，48'容器与距离传感器128相距118英寸，且53'容器与容器距离传感器128 相距58英寸。这些距离138A在使用之前存储在PLC 52中。因此，一旦通过在点A处重新形成 直通波束传感器110的直通激光束而启动容器距离传感器128,则当容器处于点A时所测量 的从容器距离传感器128到容器134的距离由PLC 52的程序逻辑使用而确定容器的长度L， 其记录并存储在PLC 52中。接着光定位系统20通过PLC 52而使用容器长度测量值和相应的 最终停止距离138B来引导底架136的操作者进入缓存器21。
[0060] PLC 52从容器距离传感器128接收的数据用于指示光信号灯90来点亮特定组的 LED。更具体地，当容器134初始地进入缓存器21时，光信号灯90由PLC 52启动并且点亮光条 94上的第一组灯98(即，绿色LED)。一旦确定容器长度L和最终停止距离138B，则光条94点亮 第二组灯100(即，黄色LED)。随着容器134从点A(即，直通波束传感器110的直通激光束重新 形成的点）移动至缓存器21内的较深位置（即，更接近后框架28的点），容器距离传感器128 继续将与距离测量值相关的数据发送至PLC 52。因此，根据自容器距离传感器128的继续输 入，PLC 52引导光信号灯90以点亮第二组灯100的灯子组104A、B…N。灯子组104A、B…N以渐 进的方式点亮灯条94(参见图7)。该点亮进程将继续，直到容器到达其最终停止距离138B。 当根据从容器距离传感器128所获得的测量值到达最终停止距离138B时，PLC 52指示光信 号灯90照亮第三组灯102 (例如，红色LED)。在灯条94上的第三组灯102发出稳态的红光。如 果操作者继续将底架退入缓存器21中使得最终停止距离138B被超过，则红色LED 102将闪 烁，从而通知操作者底架已经前进太远。通过点亮沿着光条94的不同组和子组的灯，光定位 系统20的光信号灯90引导牵引车拖车的操作者，以将容器定位在缓存器21中。
[00611 一旦到达最终停止距离138B，且由底架136所承载的容器134不再移动时，PLC 52 指示特定支撑垫56和58以从默认缩回位置(第一位置)64移动至延伸位置(第二位置)66。如 表1所示，在一个实施方式中，如果例如20 '容器在缓存器21中，则支撑垫56A、56C和58A、58C 将从缩回位置64移动至延伸位置66。一旦适当选择的支撑垫56和58处于延伸位置66,则PLC 52指示马达40将第一和第二升降梁34和46分别从比任何底架或底架/容器组合更低的默认 开始位置升高至适用于容器尺寸的预编程高度。此外，第一和第二升降梁34和46将分别将 容器134升高至比底架136更高的高度，从而使底架136能容易地从缓存器21退出，并且在底 架136从缓存器21移出时防止底架136与容器134的下侧接触。一旦容器134被升高离开底架 136，则操作者将空的底架136从缓存器21退出。
[0062]如图11和12所示，当容器134被从缓存器21输送至空的底架时，光定位系统20以基 本相同的方式工作。在操作者将牵引车拖车退入缓存器21时，底架136的轮与引导轨道54接 合。如上所述，之前输送至缓存器21的容器134的长度L被记录和存储在PLC 52中。所存储的 容器长度L和相应的最终停止距离138B为光定位系统20提供了所需的数据，用于引导操作 者将牵引车拖车移入缓存器21以拾取容器134。
[0063]当空的底架136穿过入口 26时，光信号灯90和底架传感器108被启动。在该配置中， 由于容器长度L是已知的，所以没有使用直通波束传感器110。此外，没有使用容器距离传感 器128。而是，底架距离传感器130A和底架距离传感器130B中的一个用于将与底架136移动 进入缓存器21相关的数据提供至PLC 52,该PLC 52进而将信号提供至光信号灯90。如上所 述，底架距离传感器130A用于具有20'长度的容器，且底架距离传感器130B用于具有40'、 45 '、48 '或53 '长度的容器。由于20 '的底架大体比用于40 ' -53 '容器的底架离地面更高，所 以需要两个底架距离传感器130A和130BWLC 52根据所存储的容器长度L而指示底架距离 传感器130A或底架距离传感器130B启动。类似地，当容器134被运送至缓存器21时，当底架 136被设置在缓存器21中以拾取容器134时，光信号灯90引导操作者。根据所测量的底架从 其当前位置至其最终停止位置138B的距离，PLC 52将指示光信号灯90以通过上述与将容器 134从底架136运送至缓存器21相关的说明相同的方式分别点亮第一、第二或第三组灯98、 100、102，以及灯子组104厶、8"1
[0064] 当到达最终停止距离138B时，PLC 52指示马达40将第一和第二升降梁34和46分别 降低至默认高度，即足够低以与底架136间隔开。随着容器134降低至底架136上，马达40继 续将第一和第二升降梁34和46分别降低，直到到达默认开始位置。当分别到达第一和第二 升降梁34和46的默认开始位置时，PLC 52引导之前延伸的支撑垫56和58从延伸位置66移动 至默认缩回位置64。在支撑垫56和58缩回之后，操作者接着将载有容器的底架从缓存器21 退出。操作者必须将底架136固定至容器134,以在将底架136和容器134从缓存器21退出后 进行运输。
[0065] 上述光定位系统20还可与桥式吊车共同使用。在该实施方式中，桥式吊车将容器 设置在缓存器21上。第一和第二升降梁34和46处于升高位置，且根据容器的长度确定的合 适的支撑垫56A-D和58A-D处于延伸位置，以接收容器。在桥式吊车上的引导系统将容器设 置在升降梁34和46上的正确位置，从而容器可如上所述地适当地降低至空的底架上。
[0066] 由于不同制造商制造的底架和容器表面也不一致，所以例如如上所述的容器和底 架距离传感器130A、130B的固定距离传感器可能无法总是获得可读的或精确的信号以发送 至PLC 52。例如，底架或容器表面可具有设置在底架或容器的不同位置处的不同的颜色，反 射标签，拴锁，贴花图案，标识等，其中断距离传感器信号。即使由固定距离传感器产生的信 号是可读的，底架和容器表面中的该不连续也会阻止固定距离传感器获得容器或底架的精 确距离数据。
[0067]为了解决这些问题，在光定位系统20的另一个实施方式中，提供了动态传感器系 统300。如图13所示，动态传感器系统300包括安装元件302，距离传感器312，和距离传感器 312所连接的距离传感器致动器304。该距离传感器致动器304可被设置在安装元件302上或 与其相邻，且被电连接至马达306并由其驱动。马达306可被设置在安装元件302上或与其相 邻，且可以是伺服类型马达或者其它合适的电控马达。该马达306可选地包括马达罩308,以 保护马达306免受使用者、阳光、雨、风和其它外部因素影响。马达控制箱310也可设置在安 装元件302上。马达控制箱310提供必要的电子器件以将为致动器304提供动力的马达306连 接至PLC 52,从而可将数据或指令信号发送至PLC 52或接收来自PLC 52的数据或指令信 号。还可使用其它控制配置，其通过CAN总线的方式直接控制电机306。
[0068] 距离传感器致动器304将距离传感器312沿着安装元件302竖直地升高和降低至不 同的高度。在该实施方式中，单个距离传感器312测量至容器、20英尺底架或者具有40-53英 尺长度的底架的距离。距离传感器312包括发射器和接收器部分(未示出），从而其可发送和 接收信号。距离传感器312可以是激光系统等。距离传感器312将其接收的信号发送至PLC 52。接着PLC 52使用距离传感器312所接收的信号来发送单独的信号至光信号灯90。尽管在 附图中未示出，然而应理解距离传感器312可在水平、对角或圆形方向移动。距离传感器312 可包括传感器罩314,以保护传感器312避免使用者和诸如风、阳光以及雨等外部因素引起 的损坏。
[0069] 容器高度传感器316,20英尺底架高度传感器318A，和40-50英尺底架高度传感器 318B还可被设置在安装元件302上或与其相邻。容器高度传感器316被设置成距地面大致70 英寸。20英尺底架高度传感器318A被设置成距地面大致54英寸，且40-50英尺底架高度传感 器319A被设置成距地面大致48英寸。容器高度传感器316，20英尺底架高度传感器318A，和 40-50英尺底架高度传感器318B可以是近程开关(proximity switch)或者其它类似装置。
[0070] 容器高度传感器316和底架高度传感器318A和318B由PLC 52启动，且用于发送信 号至PLC 52,指示距离传感器312已经到达该特定传感器的位置或高度。例如，当距离传感 器312到达作为默认感应高度的容器高度传感器316的高度时，容器高度传感器316将产生 信号以发送至PLC 52。这时，PLC 52可发送信号至距离传感器致动器304,以停止距离传感 器312的移动。类似地，当容器传感器312到达20或40-53英尺底架高度传感器318A和318B 时，底架高度传感器318A或318B发送信号至PLC 52。接着该PLC52可指示距离传感器致动器 304以停止距离传感器312的移动。
[0071] 在操作中，当在底架136上的容器134已经进入缓存器21时，直通波束传感器110的 直通激光束的重新形成开始距离传感器312的至容器134的距离测量值。距离传感器312发 送信号，该发送的信号在默认感应高度冲击容器大约0.1秒，从而获得可读信号。如果获得 可读信号，则数据被发送至PLC 52,该PLC 52以与上述相同的方式确定容器长度L和最终停 止距离214。接着，该信息由光信号灯90使用以引导操作者。
[0072]如果因为任何原因距离传感器312没有接收到可读信号，则距离传感器312通过传 感器致动器304从默认或第一位置322A降低至在第一位置下方约0.20英寸处的第二位置 322B。该距离传感器312将再次发送将冲击容器大约0.1秒的信号，且如果没有获得可读信 号，则距离传感器312将被传感器致动器304移动至第二位置下方大致0.20英寸处的第三位 置322C。该距离传感器312将继续发送将在各位置冲击容器的信号，且将以0.20英寸的增量 而降低，直到获得可读距离测量值。然而，如果没有获得可读信号且距离传感器到达40-53 英尺底架传感器318B，则将产生错误信息且发送至PLC52。这时，光信号灯90将停止工作，且 操作者可将程序重新开始或者人工地将底架136和容器134退入缓存器21中。
[0073]假设获得了可读信号，则底架136和容器134继续移动进入缓存器21。当距离传感 器312已经确定容器处于其最终停止距离138B时，光信号90点亮光条94上的一组红色灯。接 着，如上所述，容器134通过支撑垫56、58和升降梁34、46被从底架136抬离。
[0074]当容器134被支撑垫56、58和升降梁34、46抬升至其适当的运送高度时，空的底架 被退出。接着距离传感器致动器304根据存储在PLC 52中的容器长度L信息而将距离传感器 312自动地降低至适当的底架感应高度。底架高度传感器318A、318B用于向PLC 52发送信 号，指示已经到达合适的底架感应高度。例如，如果20英尺容器位于缓存器中，则20英尺底 架高度传感器318A将被启动，且将距离激光器312到达底架感应高度时通知PLC52。
[0075]由PLC 52之前确定的容器134的已知长度L向距离传感器致动器304提供输入位置 命令，从而距离传感器312可被设置在合适的高度以产生信号，用于让空的20英尺底架或者 40-53英尺底架退入缓存器21以获得存储的容器。再次，如果由于任何原因在底架被退入缓 存器21中以获得存储的容器时距离传感器312没有产生底架136的可读距离测量值，则距离 传感器致动器304将距离传感器312以大致0.20英寸的增量自动地降低，直到获得可读距离 测量值。如果距离传感器312到达点B且没有获得可读信号，则光信号灯90停止工作，且操作 者可重新开始程序或者人工地将底架136和容器134退入至缓存器21中。
[0076]图14示出了动态传感器系统300的另一个实施方式。在该实施方式中，动态传感器 系统300包括过滤器系统400。由于在容器134或底架136上存在反射材料从而距离传感器 312信号过载时，使用该过滤器系统400。
[0077] 过滤器系统400包括过滤器致动器402,臂元件404,过滤器定位机构406和过滤器 408。过滤器408可以是薄膜或者镜片，例如LAMIN-x?薄膜或者其他合适的光过滤材料。过滤 器致动器402被连接至安装元件302和臂元件404,且可在竖直方向上移动臂元件404。臂元 件404被连接至过滤器致动器402的一端，且从安装元件302水平地伸出离开。臂元件404经 由第二端连接至过滤器定位机构406。过滤器定位机构406包括延伸元件410。过滤器定位机 构406还包括与PLC 52通信以及将过滤器408从存储位置412移动至接合位置414所需要的 电子器件(未不出）。
[0078]过滤器408的默认位置是存储位置412。在该存储位置412,过滤器408被设置成远 离距离传感器312,从而过滤器不干扰距离传感器312的信号416。存储位置可以是竖直或直 立位置。当使用过滤器408时，过滤器定位机构406通过延伸元件410将过滤器408从存储位 置412移动至接合位置414。在接合位置414,过滤器408被设置在距离传感器312之前，从而 距离传感器的信号416通过过滤器408。
[0079]在使用时，距离传感器312开始在开始高度发送信号冲击容器或底架的指定目标。 取决于是否载有容器134的底架136进入缓存器或者是否空的底架进入缓存器21以获得存 储的容器，如上所述，距离传感器312的开始高度可以是容器感应高度，20英尺底架感应感 度，或者40-53英尺底架感应高度。如果在开始高度的距离传感器312没有收到可读信号，则 过滤器408可由过滤器定位机构406移动至接合位置414,从而距离传感器312的信号416通 过过滤器408。如果获得可读距离测量值，则数据被发送至PLC 52，其确定容器长度L和最后 停止距离214。接着，该信息由光信号灯90使用以引导操作者。
[0080] 然而，如果没有获得可读信号，则距离传感器312和处于接合位置414的过滤器408 分别被距离传感器致动器304和过滤器致动器402降低至开始高度下方大致0.2英寸的高度 处。该距离传感器312将再次发送信号通过接合的过滤器，其将冲击容器或者底架，且如果 没有获得可读信号，则距离传感器312和过滤器408将再次以大致0.2英寸的增量被降低。这 将继续直到获得可读信号或者产生错误信息，如上所述。
[0081] 在图15中示出了使用具有距离传感器的传感器系统运送容器的方法的另一个实 施方式。该方法至少包括以下步骤，使用包括直通波束传感器和距离传感器的多个传感器 感应由底架承载的容器移动进入缓存器500;从距离传感器向容器发送信号502;以及使用 距离传感器产生的信号来确定从距离传感器至容器的距离504。该方法还包括以下步骤:如 果距离传感器不能获得可读信号则移动距离传感器506;根据从多个传感器接收的数据而 确定容器的长度508;以及根据容器的长度通过光信号灯来引导操作者将底架设置在缓存 器中510。该方法还可包括以下步骤:如果距离传感器不能获得可读信号，则将与距离传感 器相关的过滤器从存储位置移动至接合位置。
[0082] 工业应用性
[0083]通过前述说明，本发明的多种修改对于本领域技术人员将是明显的。因此，该说明 应理解为示意性的且其目的用于让本领域技术人员实施并使用本发明的且教导实现其的 最佳模式。在此保留在所附权利要求范围内的所有修改的排他权利。
【主权项】
1. 一种传感器系统，包括： 安装元件； 与所述安装元件相邻地设置的致动器;和 连接至所述致动器的传感器，用于使用信号感应物体的移动； 其中如果所述传感器不能读取该信号则所述致动器将所述传感器从第一感应位置移 动至第二感应位置。2. 如权利要求1所述的传感器系统，其中所述物体是容器和底架中的一个。3. 如权利要求1所述的传感器系统，其中在所述第一感应位置和所述第二感应位置之 间的距离为大约0.20英寸。4. 如权利要求1所述的传感器系统，其中如果当所述传感器被定位在所述第二感应位 置时所述传感器不能读取所产生的信号，则所述致动器将传感器从第二感应位置移动至第 三感应位置。5. 如权利要求1所述的传感器系统，还包括连接至致动器的过滤器，其中所述过滤器能 从存储位置移动至接合位置。6. 如权利要求5所述的传感器系统，其中当所述过滤器处于所述接合位置时，所述过滤 器被定位在所述传感器前面，从而所述传感器的信号通过所述过滤器。7. 如权利要求6所述的传感器系统，其中当所述过滤器被处于存储位置时所述过滤器 被定位成从所述传感器远离。8. 如权利要求1所述的传感器系统，其中所述传感器包括激光系统。9. 如权利要求1所述的传感器系统，其中所述致动器在竖直方向移动所述传感器。10. 如权利要求1所述的传感器系统，其中所述致动器由马达致动。11. 一种使用具有距离传感器的传感器系统将容器运送至缓存器的方法，该方法包括 以下步骤： 使用包括直通波束传感器和所述距离传感器的多个传感器来感应由底架承载的所述 容器移动进入所述缓存器； 从所述距离传感器向所述容器发送信号； 使用所述距离传感器产生的信号来确定从所述距离传感器至所述容器的距离； 如果所述距离传感器不能获得可读信号则移动所述距离传感器； 根据从所述多个传感器接收到的数据确定所述容器的长度；以及 根据所述容器的长度经由光信号灯而引导操作者将所述底架定位在所述缓存器中。12. 如权利要求11所述的方法，其中移动所述距离传感器的步骤包括以下步骤： 将所述距离传感器从第一感应位置移动至第二感应位置。13. 如权利要求12所述的方法，其中当所述距离传感器处于所述第二感应位置时所述 距离传感器向所述容器发送信号。14. 如权利要求11所述的方法，还包括以下步骤:如果所述距离传感器不能获得可读信 号，则将与所述传感器系统相关的过滤器从存储位置移动至接合位置，其中当所述过滤器 处于所述接合位置时，所述过滤器被设置在所述距离传感器前方。15. 如权利要求11所述的方法，其中当所述过滤器处于所述接合位置时，所述信号通过 所述过滤器。16. 如权利要求11所述的方法，还包括以下步骤： 将与所述缓存器相关的多个支撑垫延伸至所述容器的下侧； 升高所述多个支撑垫以支撑所述容器； 将所述容器从所述底架抬离；以及 将所述底架从所述缓存器退出。17. -种用于将容器运送至缓存器的定位系统，该定位系统包括： 与所述缓存器相邻地设置的光信号灯，用于引导操作者以将底架设置在所述缓存器 中； 与所述定位系统相关的可编程逻辑控制器； 直通波束传感器，其中该直通波束传感器感应所述容器移动进入所述缓存器，且将数 据输出至所述可编程逻辑控制器;和 具有距离传感器的传感器系统，所述距离传感器通过信号确定从所述距离传感器至所 述容器的距离，且其中如果没有获得可读信号则将所述距离传感器从第一感应位置移动至 第二感应位置， 其中所述距离传感器输出数据至所述可编程逻辑控制器； 其中所述可编程逻辑控制器根据从所述直通波束传感器和所述距离传感器接收的数 据而确定所述容器的长度，并且 其中所述可编程逻辑控制器根据所述容器的长度和从所述距离传感器接收的数据而 提供输出信号至所述光信号灯。18. 如权利要求17所述的定位系统，其中所述缓存器还包括： 第一框架元件，其具有第一竖直支架和第二竖直支架，其中第一可移动升降梁被设置 在所述第一竖直支架和所述第二竖直支架之间并附接至所述第一竖直支架和所述第二竖 直支架； 第二框架元件，其具有第三竖直支架和第四竖直支架，其中与所述第一升降梁基本平 行的第二可移动升降梁被设置在所述第三竖直支架和所述第四竖直支架之间并附接至所 述第三竖直支架和所述第四竖直支架； 与所述缓存器相关的多个支撑垫，其中所述支撑垫与所述容器的下侧接合，从而支撑 所述容器;和 一组引导轨道，其设置在所述第一框架元件和所述第二框架元件之间。19. 如权利要求17所述的定位系统，其中所述传感器系统还包括致动器，所述致动器将 所述距离传感器从所述第一感应位置移动至所述第二感应位置。20. 如权利要求17所述的定位系统，其中所述传感器系统包括能从存储位置移动至接 合位置的过滤器，其中当处于所述接合位置时所述过滤器被设置在所述距离传感器前方。
【文档编号】G01S5/00GK105829220SQ201480060453
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年11月3日
【发明人】N.P.佩特科夫, H.E.施密特, K.斯维利克
【申请人】米-杰克产品股份有限公司