集装箱锁销磁控智能分拣装置及其控制方法与流程

本发明属于自动控制技术领域，涉及磁控设备及智能物料分拣控制方法，特别涉及一种用于集装箱锁销的智能磁控锁销分拣装置及其控制方法。

背景技术：

随着全球经济逐步回暖，海运量稳步提升，港口集装箱装卸量也不断攀升。但是由于物价、劳动力等成本增长较快，导致港口的边际利润呈现下降趋势。为此，港口转向高科技要效益，随着物联网技术的快速发展，港口装卸自动化作业得到了进一步发展，尤其实现了全自动作业的“无人化码头”，为码头降本增效提供了极好的技术手段，特别是那些吞吐量大的港口，更是对“无人化码头”改造趋之若鹜。我国目前已有多地港口实现了码头“无人化”，同时取得了显著的降本增效的效果。

但是在“无人化码头”中有一个不起眼的而在集装箱码头装卸时必不可少的作业流程，使得码头自动化无法实现真正的“无人化”，这就是集装箱锁销（又称：旋锁、固定锁、锁头、lockpin等）拆装作业。

集装箱堆放在船上时，为了避免集装箱倾倒、滑移并且必须码齐集装箱，在集装箱上下箱之间均有锁销在箱体四角连接。其作业流程为：集装箱卡车将集装箱拉到码头船边时，必须先在箱底四角装上四个锁销后，方可由码头岸桥起吊集装箱装船；如此，每个集装箱在叠加到下层箱上时，锁销都会自动连接锁住下层箱；而当集装箱卸下船送去堆场时，又须将箱底的四个锁销拆除，方可用集装箱卡车或跨运车送去码头堆场。

这样的作业流程目前均为人工作业，无论传统码头还是无人化码头、自动化码头，集装箱锁销均由人工拆装，每个桥吊一班两名工人，一天三班倒，需要八人（含替班）。

在港口装卸技术领域众所周知，集装箱锁销的拆卸安装是码头自动化技术中的一个难以解决的瓶颈问题。目前船用集装箱锁销的使用情况十分复杂，锁销的具体构造在国际上没有统一标准。根据我国相关标准，集装箱锁销大致分为分体式、整体式、半自动式和全自动式，考虑到存在一些固定式连接锁，需要拆卸的集装箱锁销至少有六大类100余种。加上各船运公司间的竞争关系，不同船运公司的集装箱锁销的结构形式往往不同；不同船舶的投产时间各不相同以及不同船运公司合营同一条航线等原因，同一航线不同船舶的集装箱锁销形式也可能不同；甚至对于同一船舶来说，集装箱锁销耗损后补充的锁销未必与原来的锁销相同，从而造成同一船舶上装有不同形式的集装箱锁销。此外，由于锁销加固要求不同，同一集装箱不同锁眼的锁销形式也不尽相同；例如，对于甲板上的双20英尺集装箱来说，其外部两角的转锁与内部两角的连接锁形式完全不同。由此可见，若要开发可以全兼容的自动化锁销拆装装置，其难度极大，全球至今尚无完全实现锁销自动化拆装的装置与系统。

当然，业内工程技术人员也在想方设法地试图实现锁销作业的自动化、无人化，例如设计通过中转平台采用机械手来拆装锁销，但还是无法解决这么多种类锁销的自动分拣和识别与兼容问题，仍然须要人工进行辅助作业。

有鉴于此，研制出能进入实际应用的集装箱锁销自动分拣提取整理装置，让“无人化码头”真正实现无人作业，是码头装卸技术工程师们梦寐以求的目标。

技术实现要素：

本发明的任务是提供一种集装箱锁销磁控智能分拣装置及其控制方法，采用磁控锁销抓手，在对集装箱锁销类型的智能识别下，在锁销筐内根据系统指令选择匹配的锁销，从锁销筐内提取出来，输送到指定位置，实现锁销的智能化自动分拣整理，解决了上述现有技术存在的集装箱锁销不能自动分拣、识别与兼容的问题。

本发明的技术解决方案如下：

一种集装箱锁销磁控智能分拣装置，它包括导向筒、在导向筒内部安装的双向伸缩部件、双向伸缩部件连杆、导向柱、万向节、磁控抓手以及磁控头；

所述双向伸缩部件设置在导向筒上端，双向伸缩部件下部连接双向伸缩部件连杆，双向伸缩部件连杆连接导向柱，导向柱下部固定安装万向节，万向节下部与磁控抓手连接；

所述磁控抓手下部附装数个磁控头，当磁控抓手压向选中的锁销时，连接磁控抓手的万向节使磁控抓手适应所匹配的锁销外形，磁控头即可紧紧吸住选中的锁销并将锁销提取出锁销筐。

所述磁控抓手的上沿设计有导向坡度，以增加磁控抓手与导向筒内壁的间距，在万向节的牵引下可随锁销外形灵活变换角度，确保磁控头紧贴锁销并抓取牢固，并在释放被提取的锁销时能顺利缩回导向筒内。

所述导向筒由隔磁材料制成。

所述双向伸缩部件采用电力驱动或气动驱动。

所述磁控抓手下部附装的磁控头是永磁吸引的磁控头。

所述磁控抓手下部附装的磁控头是电磁吸引结构的磁控头。

一种实施集装箱锁销磁控智能分拣装置的控制方法，包括以下步骤：

当集装箱锁销筐送抵指定位置时，所述智能分拣装置接收提取锁销指令，选择锁销筐内所匹配的锁销，并移动到该锁销上方降下到位，随即启动双向伸缩部件，向下推送磁控抓手，直至紧贴住欲提取的锁销；此时，智能分拣装置启动提升程序，将选中的锁销提取起来，并指令离开锁销筐，将提取的锁销输送至指定位置；

所述智能分拣装置提取锁销移动到位后，下降到指定高度，按程序启动双向伸缩部件逆向收缩，当磁控抓手收回到导向筒内时，双向伸缩部件持续收缩，使磁控头脱离锁销，锁销脱落置于指定位置上，智能分拣装置完成锁销的提取输送，回复原位。

本发明的一种集装箱锁销磁控智能分拣装置简称为磁手通，利用一种磁控锁销抓手，当磁控锁销抓手获得抓取指令后，在集装箱锁销筐内对准指令选择抓取的锁销，利用双向伸缩部件下推磁控抓手，并维持压力至锁销可被稳定牢固吸引，随后提起该锁销，移动至指定放置锁销的点位；再次启动双向伸缩部件，向上拉起磁控抓手，使被磁吸于装置的锁销受导向筒阻挡而脱落，从而完成自动抓取和输送至目标的过程。

本发明的集装箱锁销磁控智能分拣装置利用磁控抓手，能代替人工适应和兼容抓取各类型的锁销，解决了多种锁销需要多种夹具来适应而无法频繁换夹具作业的难题，即使一个锁销筐内的锁销不是同一种类型，本装置也能抓取自如。

本发明嵌入了独特的ai算法，充分利用ai技术的强大功能，通过扫描锁销筐內的锁销，识别不同类型的锁销，并匹配作业所需的锁销型号，发出分拣指令到磁控分拣装置，由其从锁销筐内提取相应的锁销，输送到指定位置。

应用本发明的集装箱锁销磁控智能分拣装置及其控制方法，既可实现对集装箱锁销类型的智能识别，还能根据系统设置的指令，自动选择匹配的锁销，自锁销筐内提取出来，输送到指定位置，从而实现锁销的智能化自动分拣整理。

附图说明

图1是本发明的一种集装箱锁销磁控智能分拣装置的构成示意图。

图2是本发明的一种集装箱锁销磁控智能分拣装置的控制流程图。

附图标记：

1为双向伸缩部件，2为双向伸缩部件连杆，3为导向筒，4为导向柱，5为万向节，6磁控抓手，7为磁控头。

具体实施方式

参看图1，本发明提供了一种集装箱锁销磁控智能分拣装置，它设有磁控抓手6，磁控抓手6下部附装三个磁控头7，磁控头7可根据实际需要增减数量，磁控抓手6上部安装万向节5，万向节5固定于导向柱4下部。

导向筒3是本发明的锁销磁控智能分拣装置的主体，导向筒3上端固定安装双向伸缩部件1，双向伸缩部件1下部连接双向伸缩部件连杆2，双向伸缩部件连杆2是双向伸缩部件1的工作部件，双向伸缩部件连杆2连接导向柱4，导向柱4连接万向节5，磁控抓手6通过万向节5与导向柱4相连。

当磁控抓手6压向选中的锁销时，连接磁控抓手6的万向节5使磁控抓手适应所匹配的锁销外形，磁控头7即可紧紧吸住选中的锁销，并将锁销提取出锁销筐。

为了增加磁控抓手6与导向筒3内壁的间距，磁控抓手6的上沿设计有导向坡度，在万向节5的牵引下可随锁销外形灵活变换角度，确保磁控头7紧贴锁销并抓取牢固。

导向筒3可由隔磁材料制成，其外套由隔磁材料制成的导向筒，能够不受限制地适应提取任何型号的锁销。

双向伸缩部件1的驱动方式可以是电力驱动、气动驱动或其他动力驱动。

磁控抓手6下部附装的磁控头7可以是由永磁吸引材料制成的磁控头，也可以是磁吸引结构的磁控头。

本发明的集装箱锁销磁控智能分拣装置的工作过程如下：

当锁销磁控智能分拣装置得到提取锁销的指令时，该装置移动并下降至锁销筐被选中的准备提取的锁销上方，于是双向伸缩部件1推出双向伸缩部件连杆2，导向柱4向下运动，磁控抓手6伸出导向筒3，磁控抓手6压向选中的锁销，连接磁控抓手6的万向节5可使磁控抓手适应各类锁销外形，磁控头7即可紧紧吸住选中的锁销，并将其提取出锁销筐。

当锁销磁控智能分拣装置按系统程序，将提取的锁销传送并下降至指定位置时，双向伸缩部件1收缩，连杆2退回双向伸缩部件，导向柱4向上运动，磁控抓手6缩回导向筒3，由于被提取的锁销体积大于导向筒3，当磁控抓手6退回缩至导向筒3内时，磁控头7被拉开脱离锁销，锁销即被搁置于指定位置。

磁控抓手6的上沿设计有导向坡度，当下压提取锁销时，导向坡度增加了磁控抓手6与导向筒3内壁的间距，在万向节5的牵引下，可随锁销的外形灵活变换角度，确保磁控头7能紧贴锁销，牢固地抓取起各种型号锁销；在收回磁控抓手6时，又可平顺地将磁控抓手6导回导向筒3内，不致被导向筒筒壁卡住。

参看图2，本发明还提供了一种集装箱锁销磁控智能分拣装置的控制方法，其控制步骤为：当集装箱锁销筐送抵指定位置时，智能分拣装置接收提取锁销指令，选择锁销筐内所匹配的锁销，并移动到该锁销上方降下到位，随即启动双向伸缩部件，向下推送磁控抓手，直至紧贴住欲提取的锁销；此时，智能分拣装置启动提升程序，将选中的锁销提取起来，并指令离开锁销筐，将提取的锁销输送至指定位置。

智能分拣装置提取锁销移动到位后，下降到指定高度，按程序启动双向伸缩部件逆向收缩，当磁控抓手收回到导向筒内时，双向伸缩部件持续收缩，使磁控头脱离锁销，锁销脱落置于指定位置上，智能分拣装置完成锁销的提取输送，回复原位。

本发明的集装箱锁销磁控智能分拣装置控制方法的基本流程原理如下：

本发明的磁手通（为集装箱锁销磁控智能分拣装置的简称）由双向伸缩部件、导向柱、万向节、磁控抓手和磁控头组合成可将集装箱锁销磁吸起来的装置，外套隔磁材料所制的导向筒能不受限制地适应提取任何型号的锁销。从识别锁销型号开始，接指令后寻找到筐内指定锁销，通过双向伸缩部件推动磁控头来吸住该锁销，并提取出锁销筐，输送至指定位置，然后再启动双向伸缩部件，缩回磁控头使与锁销脱离，将指定锁销（同型号）送至指定位置，全过程可自动完成。

下面结合图2描述本发明的各个主要流程的关系。

（1）磁手通在接到寻找指定锁销指令后，自动移动到指定锁销所在的位置，启动磁手通提取该自动锁销的程序。

（2）提取锁销：磁手通启动提取程序，双向伸缩部件向下推出连杆，使磁控抓手伸出导向筒，对准指定的锁销，持续下压锁销至所有磁控头都紧吸住锁销后，双向伸缩部件停止下推，磁手通整体提升，锁销离开锁销筐。

（3）输送锁销：锁销提升离开锁销筐，启动输送程序；锁销按指定路径或固定传输设施，向指定的放置锁销位置移动，直至所指定的位置。

（4）放置锁销：锁销输送到指定位置后，启动锁销脱离程序，双向伸缩部件向上收起连杆，使磁控抓手缩回导向筒，当锁销被导向筒挡住时，持续收缩磁控抓手，磁控头被拉与锁销脱离，锁销被放置于指定位置，双向伸缩部件停止回收运动。

（5）磁手通回归原位。

在实际应用中，本发明的一种集装箱锁销磁控智能分拣装置控制方法的主要流程如下：

1、本装置接受到提取锁销的指令后，按程序的位置指令，移动到指定锁销的位置上方，降下磁手通，启动提取锁销的程序。

2、提取锁销程序启动后，根据内置的设定，双向伸缩部件启动下推功能，并将磁控抓手持续压紧锁销，使磁控头能贴紧吸住所指定的锁销，提起锁销后则进入下一步。

3、锁销被提取离开锁销筐后，系统启动传送程序，磁手通将提取到的锁销送到所指定的位置，降下磁手通后，程序进入下一步。

4、锁销被传送到位后，系统启动锁销脱离程序，双向伸缩部件启动收缩功能，磁控抓手持续缩回至导向筒，使导向筒挡住锁销，直至磁控头与锁销脱离，完成了锁销自动提取并传送和放置到指定位置，装置回复到起始位置，准备再次循环实施自动提取和传输锁销。

综上所述，采用本发明的集装箱锁销磁控智能分拣装置及其控制方法，可对各型号不同的锁销自动进行分拣，且不用因型号不同而更换提取锁销的夹具，实现了完全代替人工适应和兼容抓取各类型的锁销，即使一个锁销筐内的锁销不是一个类型，也可自如地抓取，并自动传送到指定位置，突破了集装箱锁销自动分拣的瓶颈。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。