一种自动化码头智能熏蒸装置和集装箱熏蒸控制方法与流程

本发明涉及港口设备技术领域，尤其涉及一种自动化码头智能熏蒸装置，以及一种集装箱熏蒸方法。

背景技术：

根据国家检验检疫局的规定和要求，进口需要熏蒸的集装箱必须在出关前完成熏蒸工作。传统的熏蒸作业形式是，人工对集装箱进行密封并用手工的注射枪向集装箱注射熏蒸液。平均一个集装箱需要配备两个专业人员完成上述过程，占用大量劳动力从事重复性劳动。同时，由于熏蒸液具有一定的刺激性，因此也会影响现场熏蒸作业人员的身体健康。此外，由于是人工作业，作业的时间和效果也很难达到一致性的要求。

全自动化堆场是全新的集装箱堆存方式。在全自动化堆场中，集装箱的堆放方式是完全自动化的，整体实现了人机分离，在堆场中没有操作人员参与。由于熏蒸作业的特殊性，要求整个作业过程必须在堆场中完成，而同时全自动化堆场又严格禁止人员进入。所以，传统的熏蒸作业模式已经无法达到全自动化堆场的要求。

技术实现要素：

本发明旨在设计并公开一种自动化码头智能熏蒸装置，以解决传统的熏蒸作业流程无法满足自动化码头作业需要的问题。

本发明提供一种自动化码头智能熏蒸装置，包括电气系统、agv支架以及设置在所述agv支架上并沿所述agv支架滑动的多自由度机械手；所述机械手上设置有通风口密封装置和注射装置；集装箱架设在所述agv支架上，所述电气系统生成并分别输出第一电气驱动信号至所述机械手分别驱动所述通风口密封装置和注射装置动作，所述通风口密封装置在开设在集装箱侧壁的通风口上贴设密封层并输出第一反馈信号至所述电气系统，所述注射装置沿集装箱箱门伸入并注射熏蒸液并输出第二反馈信号至所述电气系统。

进一步的，所述机械手上还设置有通风口检测装置，所述电气系统生成第二电气驱动信号至所述机械手，所述通风口检测装置输出采样信号至所述集装箱侧壁，所述通风口检测装置采集通风口检测信号并输出至所述电气系统，所述电气系统接收所述通风口检测信号并输出所述第一电气驱动信号至所述机械手。

优选的，所述通风口检测装置为红外成像设备、摄像头或激光扫描设备。

进一步的，所述机械手上还设置有标识装置，所述电气系统接收所述第一反馈信号和第二反馈信号后，生成并输出第三电气驱动信号至所述机械手驱动所述标识装置动作。

进一步的，所述机械手包括第一机械手和第二机械手，所述通风口密封装置包括第一通风口密封装置和第二通风口密封装置；所述第一机械手和第二机械手分别设置在所述集装箱两侧，所述第一机械手上设置有第一通风口密封装置和所述注射装置，所述第二机械手上设置有第二通风口密封装置和标识装置。

进一步的，所述第一通风口密封装置对应设置有第一通风口检测装置，所述第二通风口密封装置对应设置有第二通风口检测装置。

进一步的，所述第一机械手一侧还设置有熏蒸液存储装置，所述熏蒸液存储装置设置在所述agv支架上，所述熏蒸液存储装置和所述注射装置通过管路连通。

进一步的，所述管路上设置有流量传感器，所述流量传感器生成并输出流量检测信号至所述电气系统。

进一步的，所述第一通风口密封装置、所述第二通风口密封装置、所述第一通风口检测装置、所述第二通风口检测装置和所述标识装置动作时，第一机械手前端端部和/或第二机械手前端端部平行于所述集装箱侧壁；所述注射装置动作时，所述第一机械手前端端部垂直于所述集装箱侧壁。

本发明所提供的自动化码头智能熏蒸装置，一方面根据自动化码头的特点，充分利用agv小车和agv支架将集装箱放置在理想的位置，并通过设置在集装箱两侧的机械手实现对集装箱的密封和熏蒸液的注射，整个过程不需要人工进行参与。

本发明还公开了一种集装箱熏蒸控制方法，包括以下步骤：

agv小车将集装箱架设在agv支架上，电气系统接收中央控制系统输出的集装箱信息，所述集装箱信息包括集装箱尺寸、通风口二维坐标和通风口数量；

所述集装箱架设在所述agv支架上，所述电气系统控制第一机械手和第二机械手分别沿第一滑轨和第二滑轨滑动，所述第一滑轨和第二滑轨沿所述集装箱的长度方向延伸；所述电气系统控制设置在所述第一机械手上的第一通风口检测装置和设置在所述第二机械手上的第二通风口检测装置分别输出采样信号至集装箱的第一侧壁和第二侧壁，并接收所述第一通风口检测装置和第二通风口检测装置采集的通风口检测信号，并将所述通风口检测信号反馈至所述中央控制系统；所述中央控制系统比较所述通风口检测信号和所述集装箱信息，计算第一机械手的初始位置与所述第一侧壁上的通风口的距离，以及第二机械手的初始位置与所述第二侧壁上通风口的距离并输出至所述电气系统；

所述集装箱信息还包括箱门密封条二维坐标，所述电气系统还控制设置在所述第一机械手上的第一通风口检测装置输出采样信号至集装箱箱门，并接收所述第一通风口检测装置采集的箱门检测信号，并将箱门检测信号反馈至中央控制系统，所述中央控制系统比较所述箱门密封条二维坐标和箱门检测信号，计算第一机械手的初始位置与所述箱门密封条的距离并输出至所述电气系统；

所述电气系统分别控制设置在所述第一机械手和第二机械手上的第一通风口密封装置和/或第二通风口密封装置动作，在所述集装箱第一侧壁或第二侧壁上的通风口处贴设密封层，并在贴设动作完成后输出第一反馈信号至所述电气系统；

所述电气系统接收所述第一反馈信号后，控制设置在所述第一机械手上的注射装置动作，从所述集装箱箱门密封条处伸入并注射熏蒸液，并在注射动作完成后输出第二反馈信号至所述电气系统；

所述电气系统接收所述第二反馈信号后，控制设置在所述第二机械手上的标识装置动作，在所述集装箱侧壁上贴设标识。

本发明所公开的集装箱熏蒸控制方法，采用电气设备、第一机械手、第二机械手和中央控制系统的配合，自动完成集装箱通风口位置的识别、密封以及熏蒸，整个过程中集装箱的移动通过agv小车实现，并通过agv支架供电，无需人工现场干预，从而有效地提高码头上的安全管理水平，提高熏蒸工作效率和精确度，减少劳动力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的自动化码头智能熏蒸装置的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的侧视图；

图4为图1所示的智能熏蒸装置中滑轨的结构示意图；

图5为图1所示的熏蒸装置中第一机械手一个前端端部和注射装置的结构示意图；

图6为图5所示的标识装置处于初始位置的结构示意图；

图7为图1所示的熏蒸装置中一种通风口密封装置的结构示意图。

具体实施方式

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作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。

参见图1所示为本发明所公开的自动化码头智能熏蒸装置一种具体实施例的结构示意图。本发明所公开的自动化码头智能熏蒸装置，是针对自动化码头所采用的全自动化无人堆场的工作特点，特别设计开发的自动化设备。具体来说，如图1所示，自动化码头智能熏蒸装置10包括电气系统5，agv支架1以及设置在所述agv支架1上并沿所述agv支架1滑动的多自由度机械手2。agv支架1根据港口布局分布在适当的区域。agv小车（图中未示出）将集装箱3架设在agv支架1上。熏蒸装置10中使用的agv支架1，在工作中可以仅支撑一个集装箱3，也可以制成沿agv支架长度方向依次布设的两个集装箱。集装箱的尺寸不受限制，可以是单20尺、双20尺、单40尺、单45尺以及其它各种特殊尺寸的集装箱。在agv支架1上设置有滑轨4，机械手2沿滑轨4滑动。机械手2具有多自由度。一种优选的结构如图5和图6所示，机械手2通过底座23可转动第设置在滑轨4上，底座的下部23-1与滑轨4滑动连接，底座的上部23-2相对于下部可旋转，从而带动机械手的前端端部相对于下部旋转。由于集装箱具有一定高度，机械手前端端部由包括多个连杆。机械手的多自由度也可以采用其它的现有结构实现。机械手具有多个前端端部以实现不同功能。

在机械手上设置有通风口密封装置24和注射装置25。通风口密封装置24优选包括一个圆形托架21-5以及与所述圆形托架21-5连接的传送带21-6，圆形托架21-5上环绕设置有密封层，当圆形托架21-5和传送带21-6在电机21-7的驱动下沿同一个方向动作时，密封层自圆形托架21-5延伸至所述传送带21-6，所述传送带21-6的端部设置有分离装置21-9。分离装置21-9优选为具有切割面的刀具，切割面和所述密封层接触，当外力作用在密封层上时，切割面切断密封层，得到适宜尺寸的密封层。注射装置25与现有技术中人工采用的注射枪一致，区别在于注射枪21-8依次通过机械手前端端部21-3、管路21-4连通设置在机械手一侧的熏蒸液存储装置（如图3所示21-1）。在管路21-4的适当位置上设置有通过电信号驱动的截止阀（图中未示出），以控制注射装置的开闭。为了达到安全的目的，在管路上还设置有流量传感器（图中未示出），在必要时还设置有压力传感器。当流量传感器的检测信号过小时，提示操作人员更换熏蒸液存储装置，或者为熏蒸液存储装置中补充熏蒸液。当压力传感器的检测信号过大时，输出报警信号，提示操作人员进行检修。

熏蒸系统10中的电气系5统接收各种检测信号并生成电气驱动信号。具体来说，如果集装箱需要在出关前进行熏蒸，电气系统5生成并输出第一电气驱动信号至机械手2，驱动机械手2带动通风口密封装置24和注射装置25沿agv支架3移动到适当位置，一方面对于通风口密封装置24来说，电机21-7带动密封层在圆形托架21-5和传送带21-6上移动，机械手的一个前端端部26在密封层上施加外力，密封层在切割面的作用下分离，密封层的粘合面朝向集装箱的通风口（如图1所示31），机械手的前端端部26将密封层贴设在集装箱侧壁的通风口处。由于密封层质量较小，机械手前端端部拾取密封层可以采用真空吸附的方式，也可以采用其它类似的磁性吸附等方式。密封层本身采用密封材料制成，因此可以保证在熏蒸的过程中，集装箱封闭，熏蒸液不会泄漏以保证熏蒸效果。密封层贴设后输出第一反馈信号至电气系统5。另一方面，接收电气系统5输出的第一电气驱动信号的机械手也驱动注射装置25动作，注射装置25的注射枪21-8沿集装箱箱门的密封条（如图2所示32）伸入并注射熏蒸液，注射后输出第二反馈信号至电气系统5。机械手和agv支架的电源为码头380v岸电，通过动力电缆拖链6为机械手和其它用电设备供电。在电气系统5上可以设置显示屏以及人机交互界面，以使得检修人员可以计时了解装置的工作情况。

本发明上述实施例所提供的自动化码头智能熏蒸装置，一方面根据自动化码头的特点，充分利用agv小车和agv支架将集装箱放置在理想的位置，并通过设置在集装箱两侧的机械手实现对集装箱的密封和熏蒸液的注射，整个过程不需要人工进行参与。

为了提高密封和注射动作的效率，在机械手2上还优选设置有通风口检测装置（如图3所示21-10和22-10）。当集装箱3放置在agv支架1上时，电气系统5生成第二电气驱动信号至所述机械手3。通风口检测装置输出采样信号至集装箱3侧壁，通风口检测装置采集通风口检测信号并输出至电气系统5。电气系统5接收通风口检测信号并输出第一电气驱动信号至机械手3，进一步驱动通风口密封装置24和注射装置25动作。更具体一步的说，通风口检测装置可以是红外成像设备、摄像头或激光扫描设备，对整个集装箱3的侧壁进行扫描，以确定通风口31的位置。这样，无论是集装箱为何种规格，在机械手2动作之前，都能采集到通风口31的位置，使得密封和注射动作的效率更高。

在熏蒸结束之后，集装箱3即可以被运送到其它区域进行下一个流程。为了区分熏蒸完成的集装箱3，在机械手2上还设置有标识装置。电气系统5接收第一反馈信号和第二反馈信号后，生成并输出第三电气驱动信号至所述机械手2，驱动标识装置动作。为完成注射的集装箱贴上标识。标识装置包括一个独立的机械手前端端部26，其一侧设置有容纳标识装置的标识盒（如图3所示22-1）。标识盒22-1随着标识装置的动作而动作，便于机械手前端端部26随时拾取标识。机械手前端端部26拾取标识后，标识的粘贴面朝向集装箱侧壁，以将标识粘贴在集装箱3上。标识中优选植入rfid标签，便于无人操作的集装箱堆场中的其它设备读取识别。

对于不同尺寸的集装箱来说，通风口数量和通风口的开设位置都有所不同。有些集装箱的通风口开设在两个侧壁上。在agv支架1上设置有第一滑轨41和第二滑轨42，在第一滑轨41上设置有第一机械手21，在第二滑轨上设置有第二机械手22，从而使得第一机械手21和第二机械手22分布在集装箱两侧。对应的，通风口密封装置24包括第一通风口密封装置和第二通风口密封装置。为了提高设备的效率，第一机械手21上设置有第一通风口密封装置和注射装置，第二机械手22上设置有第二通风口密封装置和标识装置。为了分别对集装箱第一侧壁和第二侧壁上的通风口数量和位置进行采集，第一通风口密封装置对应设置有第一通风口检测装置21-10，第二通风口密封装置对应设置有第二通风口检测装置22-10。在运行时，对集装箱的第一侧壁和第二侧壁分别进行独立扫描，提高熏蒸工序的效率。

机械手的多自由度保证了通风口密封装置、通风口检测装置、标识装置和注射装置的正常工作。由于通风口设置在集装箱3的侧壁上，而集装箱箱门设置在集装箱3的后部，所以第一通风口密封装置、第二通风口密封装置、第一通风口检测装置、第二通风口检测装置和标识动作时，第一机械手21的一个前端端部和第二机械手22的一个前端端部或者其中之一平行于集装箱侧壁。而当注射装置动作时，第一机械手21的一个前端端部垂直与集装箱侧壁。注射装置动作时，第一机械手21位于集装箱的后部，第一机械手21的一个前端端部从集装箱后侧伸出并向集装箱内注射熏蒸液。

本发明同时公开了一种集装箱熏蒸控制方法，包括以下步骤：

首先，自动化堆场中的agv小车将集装箱架设在agv支架上。agv支架上的集装箱可以仅设置一个，也可以沿agv支架的延伸方向设置两个。如果设置一个集装箱，则需要保证第一滑轨和第二滑轨的长度大于集装箱的长度。如果设置两个集装箱，则需要保证第一滑轨和第二滑轨的长度大于依次布设的两个集装箱的总长度以及两个集装箱之间的间隙。电气系统接收中央控制系统输出的集装箱信息。中央控制系统为自动化码头的集中控制系统，进入自动化码头中的所有集装箱信息均记录在中央控制系统中。电气系统从中央控制系统中接收的集装箱信息包括集装箱尺寸、通风口二维坐标和通风口数量。

集装箱保持架设在agv支架上的位置不变，设置在集装箱两侧的第一机械手和第二机械手分别在电气系统的控制下分别沿第一滑轨和第二滑轨滑动。第一滑轨和第二滑轨沿集装箱的长度方向延伸。由于不同尺寸的集装箱或者非标的集装箱，通风口的开设位置可能略有差异。为了避免获取的集装箱信息的位置不准确，电气系统控制设置在第一机械手上的第一通风口检测装置和设置在第二机械手上的第二通风口检测装置分别输出采样信号至集装箱的第一侧壁和第二侧壁。第一通风口检测装置和第二通风口检测装置可以是红外成像设备、摄像头或者激光扫描设备。第一通风口检测装置和第二通风口检测装置向集装箱的第一侧壁和第二侧壁发射红外线或者激光采集反射的图像，或者对第一侧壁和第二侧壁进行拍照，并将得到的反射图像或者图片反馈至中央控制系统。中央控制系统比较通风口检测信号和集装箱信息，比对时，逐一比对集装箱尺寸、通风口二维坐标和通风口数量。如果通风口检测信号和集装箱信息匹配，则准备进行下一步操作。如果通风口检测信号和集装箱信息不匹配，则在中央控制系统中存储对应的通风口检测信号作为集装箱信息，同时以通风口检测信号为基础准备进行下一步操作。如果再次遇到同样的待熏蒸作业集装箱，则调取中央控制系统中纠正的集装箱信息，从而使得中央控制系统实现自学习，提高总体控制效率。

得到准确的集装箱尺寸、通风口二维坐标和通风口数量之后，中央控制系统计算第一机械手初始位置和第一侧壁上的所有通风口之间的距离，以及第二机械手初始位置和第二侧壁上的所有通风口之间的距离，并将距离数据输出至电气系统。

对于不同尺寸的集装箱来说，箱门密封条及锁具的位置也存在不同。为了准确确定注射装置的作业位置。类似的，集装箱信息还包括箱门密封条二维坐标，电气系统还进一步控制设置在所述第一机械手上的第一通风口检测装置输出采样信号至集装箱箱门，并接收第一通风口检测装置采集的箱门检测信号，电气系统将箱门检测信号反馈至中央控制系统。中央控制系统比较箱门密封条二维坐标和箱门检测信号。如果二者相同，则准备进行下一步控制，如果二者不同，则以箱门检测信号为基础进行下一步控制，同时将箱门检测信号存储在集装箱信息中，设备进行自学习。

得到准确的通风口数量、通风口二维坐标以及箱门位置后，电气系统分别控制设置在第一机械手和第二机械手上的第一通风口密封装置和/或第二通风口密封装置动作，在集装箱第一侧壁或第二侧壁上的通风口处逐一贴设密封层，并在贴设动作完成后输出第一反馈信号至电气系统。更具体一步的说，通风口密封装置优选包括一个圆形托架以及与所述圆形托架连接的传送带，圆形托架上环绕设置有密封层，当圆形托架和传送带在电机的驱动下沿同一个方向动作时，密封层自圆形托架延伸至所述传送带，所述传送带的端部设置有分离装置。分离装置优选为具有切割面的刀具，切割面和所述密封层接触，当外力作用在密封层上时，切割面切断密封层，得到适宜尺寸的密封层。电气系统生成并输出第一电气驱动信号后，电机带动密封层在圆形托架和传送带上移动，机械手前端端部在密封层上施加外力，密封层在切割面的作用下分离，密封层的粘合面朝向集装箱的通风口，机械手前端将密封层贴设在集装箱侧壁的通风口处。第一机械手和第二机械手的动作独立完成。

在所有的通风口都封闭后，也就是接收到的第一反馈信号的个数和通风口数量匹配时，第二机械手保持待命。第一机械手沿第一滑轨继续移动至集装箱后侧，第一机械手上的注射装置动作，从集装箱箱门密封条处伸入并相集装箱向内注射熏蒸液，并在注射动作完成后输出第二反馈信号至电气系统。第一机械手在完成注射动作后返回初始位置。

电气系统接收第二反馈信号后，控制设置在第二机械手上的标识装置动作，在集装箱侧壁上贴设标识。动作完毕后，输出第三反馈信号至电气系统。接收到第三反馈信号后，整个熏蒸过程完毕。第二机械手返回初始位置。agv小车将集装箱移动到其它区域，进行其它工序。

本发明所公开的集装箱熏蒸控制方法，采用电气设备、第一机械手、第二机械手和中央控制系统的配合，自动完成集装箱通风口位置的识别、密封以及熏蒸，整个过程中集装箱的移动通过agv小车实现，并通过agv支架供电，无需人工现场干预，从而有效地提高码头上的安全管理水平，提高熏蒸工作效率和精确度，减少劳动力成本。

最后应说明的是：以上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精神和范围。