一种自动化拖车装置及其控制方法与流程

本发明属于散料线装载领域，具体涉及一种自动化拖车装置及其控制方法。

背景技术：

散料在各行各业的应用非常广泛，如骨料、散装水泥、面粉、粮食、其他化工原料等。散料的装车方式一般常规采用装载机人工装载的方式，目前相对自动化的一般采用大型立式仓库结合运输皮带机输送散料，配合人工控制实现定点定量的装车作业。目前散料装载一般采用两种方式：一是使用工程机械（装载车）装车，二是司机驾驶汽车缓慢通过出料仓下料口，人工控制下料口的伸缩、打开和闭合进行下料及装车，确保车辆装载重量达到要求。本发明主要涉及第二种装车方式，这种方式工作工程如下：

1、汽车由司机驶入下料口下方，外部操作人员通过观察，通知司机车厢前端部对准下料口；2、外部操作人员操作下料设备打开，开始下料，汽车由司机操作缓慢向前运行或行走一段停一段时间，再前行一段距离，再停一段时间，如此循环装料，具体每个循环行走的距离通过司乘人员观察确定；3、当车厢后端部运行至下料口，人工通过观察操作设备停止下料。

上述方式具有很多缺点：需要司机缓慢控制车速，配合下料；司机频繁操作车辆前进，加减速和后退，造成油耗升高，浪费能源；每次装车时间耗时较长，效率较低；现有的装车方式对人工的依赖严重，并且对人力数量要求固定，至少需要汽车司机和专职装车人员2个人力，成本较高。

技术实现要素：

针对上述现有装车方式中存在的缺点，本发明的目的是提供一种自动化拖车装置及其控制方法，通过自动化拖车装置，降低对人工的依赖，降低用工成本，提高装车效果和效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种自动化拖车装置，包括安装在下料装置下方的汽车衡，还包括动力装置和具备显示功能以及控制功能的操作台，所述汽车衡的外侧设置有汽车衡外围，汽车衡上有左右对称设置的两组推动组件，动力装置设置在两组推动组件之间，动力装置通过间接方式驱动两组推动组件同时移动，操作台设置在汽车衡的一侧，操作台与动力装置、汽车衡和下料装置电连接。

所述动力装置通过链轮链条驱动两组推动组件同时移动，动力装置为双输出轴减速电机或为两个独立的减速电机，每组推动组件的两侧均设置有链轮、链条，链轮设置在汽车衡的两端，一组推动组件中同侧的两个链轮之间传动连接，链条设置在推动组件的两侧，推动组件内侧的链条设置在汽车衡上的链条槽内，动力装置的输出端与对应的内侧的链轮传动连接。

所述推动组件包括前推杆和后推杆，前推杆和后推杆均通过一定高度的支撑杆与链条固定连接；前推杆和后推杆均由推杆轴和推杆轴套组成，推杆轴和推杆轴套相对转动设置，推杆轴通过支撑杆与链条固定连接。

所述汽车衡的两端设置有限位开关和安全光幕，汽车衡驶入端的限位开关作为前推杆限位开关，汽车衡驶出端的限位开关作为后推杆限位开关，汽车衡驶入端的安全光幕作为进侧安全光幕，汽车衡驶出端的安全光幕作为出侧安全光幕，限位开关和安全光幕均与操作台电连接。

还包括摄像装置，所述摄像装置设置在汽车衡的一侧，且摄像装置与下料装置位于同一轴线上，摄像装置与操作台电连接。

一种自动化拖车装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

stp1：系统启动，自检系统状态，如有故障则进行相对应的处理，若无故障则进入待机状态，等待车辆进入；

stp2：车辆驶入，首先进侧安全光幕检测到车辆驶入，发出信号给操作台，操作台记录车辆进入并进入工作状态；

stp3：车辆继续前行，当车辆驶上推动组件，驾驶人员停止车辆，放开车辆驻车制动器、脚刹制动器；

stp4：驾驶人员下车，到达操作台位置，按下前进按钮，推动组件推动车辆前进，根据操作台上的显示功能观察摄像装置拍摄到的信号，当车辆车厢前端部刚好到达下料装置的下方位置时，按下操作台上的装车按钮；

stp5：操作台自动停止推动组件，下料装置向下伸出，到达设定位置后，打开下料开关，下料装置开始下料，车辆开始装料，根据装车下料的工艺需求，延时一定时间后，操作台重新启动推动组件前进；

stp6：推动组件以一定的工艺速度运行，同时下料装置保持下料；

stp7：当车辆装载物料重量达到设定重量时，下料装置停止，关闭下料口，缩回原始位置，保持待机，等待下一装车过程的启动，同时，推动组件继续前行直到后推杆限位开关触发，推动组件停止移动；

stp8：驾驶人员上车，把车辆驶出装车区域，当出侧安全光幕检测到车辆驶出，发出信号给操作台；

stp9：操作台控制推动组件开始返回，返回至初始位置；

stp10：开始进行下一辆车的装车过程。

所述步骤stp7中，若推动组件推动车辆到达后推杆限位开关位置时，车辆装载物料重量还未达到设定重量，则操作台控制推动组件推动车辆返回初始位置，重新进行装车作业，直至装载物料重量达到要求为止。

所述初始位置为推动组件触发前推杆限位开关时所达到的位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、在散料装车时，装车车辆由自动化拖车装置自动化拖行，司机的操作解放出来，基本解除了装车过程中对司机的依赖。

2、可以对装车的重量自动计算和控制，严格控制超载情况，降低超载安全风险，提高人员及车辆的安全和寿命。

3、由于大型卡车油耗较大，原装车方式在装车过程中卡车需全程车辆发动，大大增加了油耗成本，采用自动化拖车装置以后，车辆中的燃油消耗为零，节能减排，保护环境，降低运输成本。

4、采用本发明提供的自动化拖车装置，减少一个专职装车人员，可大大降低对人工的依赖，降低用工成本，提高装车效果和效率。

附图说明

图1是自动化拖车装置装车的示意图。

图2是自动化拖车装置的结构示意图。

图3是自动化拖车装置的内部结构示意图。

图4是自动化拖车装置的牵引原理图。

图5是自动化拖车装置装车的起始状态示意图。

图6是自动化拖车装置装车的开始装车状态示意图。

图7是自动化拖车装置装车的完成装车状态示意图。

图8是自动化拖车装置装车的驶离状态示意图。

图9是自动化装车控制系统框架图。

图10是自动化装车流程示意图。

图中，1是汽车衡，2是操作台，3是动力装置，4是推动组件，5是下料装置，6是摄像装置，7是限位开关，8是安全光幕，401是链条，402是链轮，403是前推杆，404是后推杆，405是支撑杆，406是推杆轴，407是推杆轴套，408是链条槽。

具体实施方式

如图1～8所示，一种自动化拖车装置，用于散料线装载领域，是全新的汽车衡设备，该自动化拖车装置能够实现自动化拖行，使司机的操作解放出来，基本解除了装车过程中对司机的依赖；配合汽车衡1的称重可以对装车的物料重量自动计算和控制，严格控制超载情况，降低超载安全风险，提高人员及车辆的安全和寿命；在拖车过程中，车辆中的燃油油耗为零，节能减排，保护环境，降低运输成本；减少一个专职装车人员，可大大降低对人工的依赖，降低用工成本，提高装车效果和效率。

自动化拖车装置包括安装在下料装置5下方的汽车衡1、推动组件4、动力装置3和具备显示功能以及控制功能的操作台2，操作台2是操作监测台和核心控制器的集成，既具有视频显示器用于显示画面信息等，还具有若干控制按钮：用于控制自动化拖车装置中相应的部件触发动作，以及核心控制器：用于实现工艺需求和根据检测到的信号值进行相应的逻辑动作控制。汽车衡1的外侧设置有汽车衡外围，汽车衡外围起到支撑汽车衡1的钢架的作用；汽车衡1上有左右对称设置的两组推动组件4，每一组推动组件4用于推动一个汽车的转向前轮，动力装置3设置在两组推动组件4之间，动力装置3通过间接方式驱动两组推动组件4同时在汽车衡1上移动，操作台2设置在汽车衡1的一侧，操作台1与动力装置3、汽车衡1和下料装置5电连接。

上述动力装置3通过链轮链条驱动两组推动组件4同时移动，动力装置3为双输出轴减速电机或为两个独立的减速电机，每组推动组件4的两侧均设置有链轮402、链条401，链轮402设置在汽车衡1的两端，一组推动组件4中同侧的两个链轮402之间传动连接，链条401设置在推动组件4的两侧，推动组件4内侧的链条401设置在汽车衡1上的链条槽408内，动力装置3的输出端与对应的内侧的链轮402传动连接。

推动组件4包括前推杆403和后推杆404，前推杆403和后推杆404均通过一定高度的支撑杆405与链条401固定连接；前推杆403和后推杆404均由推杆轴406和推杆轴套407组成，推杆轴406和推杆轴套407相对转动设置，推杆轴406通过支撑杆405与链条401固定连接。

汽车衡1的两端设置有限位开关7和安全光幕8，汽车衡驶入端的限位开关作为前推杆限位开关，前推杆限位开关用于推动组件4返回初始位置，推动组件4的前推杆403触发到前推杆限位开关时，操作台2控制推动组件4停止移动，用于推动组件4返回初始位置，以及进行车辆驶入推动组件4内；此过程中，前推杆限位开关可以设置为每一个循环中第二次触发时产生的信号为停止信号，第一次产生的信号忽略，循环是指从推杆组件4已经位于初始位置开始，第一次前推杆限位开关触发是由后推杆404触发的，因此当第二次前推杆限位开关触发时，操作台2控制推动组件4停止移动。汽车衡驶出端的限位开关作为后推杆限位开关，后推杆限位开关为推动组件4在汽车衡1上所能达到的极限位置，推动组件4的后推杆404触发到后推杆限位开关时，操作台2控制推动组件4停止移动，在后推杆404推动车辆前进时，直到将车辆转向前轮完全推出汽车衡1，此时后推杆404已经落入汽车衡1的下方或者至少与汽车衡1平行，这样可以方便车辆的继续驶出；此过程中，后推杆限位开关可以设置为每一个循环中第二次触发的信号为停止信号，第一次产生的信号忽略，第一次产生的信号是由前推杆403触发产生的。

汽车衡1驶入端的安全光幕8作为进侧安全光幕，进侧安全光幕检测到车辆信号时，将信号传输至操作台2，操作台2接收到信号开始记录车辆进入并进入工作状态；汽车衡驶出端的安全光幕8作为出侧安全光幕，出侧安全光幕检测到车辆驶出汽车衡1以后，将信号传输给操作台2，操作台2根据接收到的信号控制推动组件4返回初始位置。限位开关7和安全光幕8均与操作台2电连接。

为了更精确的观察到汽车车厢与下料装置5的相对位置，自动化拖车装置还包括摄像装置6，摄像装置6可以为监控摄像头，与操作台2上的视频显示器连接，摄像装置6设置在汽车衡1的一侧，且摄像装置6与下料装置5位于同一轴线上，在观察汽车位置的时候，当可以观察到车厢前端部的时候，也就意味着此时车厢前端部位于下料装置5的下方，可以开始装料。

如图9～10所示，一种使用上述自动化拖车装置的控制方法，其中，检测器件为限位开关7、安全光幕8和摄像装置6，操作监测台和核心控制器集成在操作台2上，拖车系统本体为动力装置3、推动组件4等，称重装置为汽车衡1，其系统逻辑为：检测器件检测车辆的位置，并将信息传输至操作台2，驾驶人员根据操作台2上视频显示器以及核心控制器进行相应动作，然后下料装置5进行下料，称重装置时刻将检测的信号传输至操作台2，操作台2根据称重装置检测的信号控制推动组件4和下料装置5进行相应的动作。

其具体控制方法包括以下步骤：

stp1：系统启动，自检系统状态，如有故障则进行相对应的处理，若无故障则进入待机状态，等待车辆进入。

stp2：车辆驶入，首先进侧安全光幕检测到车辆驶入，发出信号给操作台2，操作台2记录车辆进入并进入工作状态，此时，操作台2上的其他功能按钮才具备控制功能，防止按钮的误触，造成设备误动作。

stp3：车辆继续前行，当车辆驶上推动组件4，驾驶人员停止车辆，放开车辆驻车制动器、脚刹制动器。此时，车辆处于空挡状态，车辆处于容易被拖动或拉动的状态。

stp4：驾驶人员下车，到达操作台2位置，按下操作台上的前进按钮，推动组件4推动车辆前进，根据操作台2上的视频显示器观察摄像装置6拍摄到的信号，当车辆车厢前端部刚好到达下料装置5的下方位置时，按下操作台上的装车按钮。

stp5：操作台2自动停止推动组件4，下料装置5向下伸出，到达设定位置后，打开下料开关，下料装置5开始下料，车辆开始装料，根据装车下料的工艺需求，延时一定时间后，操作台2重新启动推动组件4前进。

步骤stp5中，工艺需求为：需要说明的是，在装车过程中，车辆优先需要满足的是装车物料重量，只要物料重量符合要求，就是完成装车。下料装置5的出料速度是可控的、一定的，是一个定量，推动组件4的移动速度是可变的，但是移动的距离上限是一定的，而汽车装料的物料重量是一定的，根据物料重量和出料速度可以得出车厢装满符合物料重量的散料所需要的时间，根据时间以及移动的距离上限可以得出推动组件4移动的最快速度，当然，为了保证推动组件4不必每次都到达极限位置，选取的速度不会大于最快速度。延时一段时间，是为了下料装置5可以将车厢前端部先装满，延时时间到达后，也就是车厢前端装到符合要求的物料重量以后根据车辆剩余需要装的物料重量、下料装置5的出料速度以及不大于移动距离上限的数据，得出推动组件4的移动速度。

stp6：推动组件4以一定的工艺速度运行，同时下料装置5保持下料。该推动组件4的工艺速度即为符合上述工艺需求的移动速度。

stp7：当车辆装载物料重量达到设定重量时，下料装置5停止，关闭下料口，缩回原始位置，保持待机，等待下一装车过程的启动，同时，推动组件4继续前行直到后推杆限位开关触发，推动组件4停止移动。该过程中，汽车衡1能够时刻检测到装料的物料重量，并将数据返回至操作台2进行工艺计算。

步骤stp7中，若推动组件4推动车辆到达后推杆限位开关位置时，车辆装载物料重量还未达到设定重量，则操作台2控制推动组件4推动车辆返回初始位置，重新进行装车作业，直至装载物料重量达到要求为止。

stp8：驾驶人员上车，把车辆驶出装车区域，当出侧安全光幕检测到车辆驶出，发出信号给操作台2；

stp9：操作台2控制推动组件4开始返回，返回至初始位置；初始位置为推动组件4触发前推杆限位开关时所达到的位置。

stp10：开始进行下一辆车的装车过程。

本发明的工作过程为：依照上述连接关系和控制方法设置本申请的自动化拖车装置，驾驶员驾驶车辆进行装料作业时，在汽车衡1上没有其他作业的车辆时，此时推动组件4的前推杆403位于汽车衡1的上方，后推杆404位于汽车衡1的下方，驾驶员将车辆驶入推动组件4，停止车辆，放开车辆驻车制动器、脚刹制动器，使车辆处于可推动状态，然后下车，进入操作台区域进行装料操作。此时，进侧安全光幕已经检测到车辆进入信息，自动化拖车装置处于工作状态。

驾驶员根据操作台2上的功能按钮按下前进按钮，推动组件4启动，后推杆404在动力装置3的驱动作用下，旋转至汽车衡1上方，直到与汽车转向前轮接触，推动车辆前进，驾驶员根据操作台2上的视频显示器观察车辆车厢前端部与下料装置5的相对位置，当观察到车辆车厢前端部到达下料装置5下方时，按下操作台2上的装车按钮。

按下操作台2上的装车按钮后，操作台2根据工艺需求，进行装料，直至装载物料重量达到设定的重量时，下料装置5停止，关闭下料口，缩回原始位置，保持待机，等待下一装车过程的启动，同时，推动组件4继续前行直到后推杆限位开关触发，推动组件4停止运行。驾驶员现在可以将车辆驶出汽车衡1。驾驶人员上车，把车辆驶出装车区域，当出侧安全光幕检测到车辆驶出，发出信号给操作台2；操作台2控制推动组件4开始返回，返回至初始位置；初始位置为推动组件4触发前推杆限位开关时所达到的位置。然后开始进行下一辆车的装车过程。

上述过程中，不需要专职的装料人员，只需要驾驶员一人配合操作台2即可完成装料过程，减少了对人工的依赖，降低了用工成本，配合汽车衡1可以对装车的物料重量自动计算和控制，严格控制超载情况，降低超载安全风险，在拖车过程中，车辆中的燃油油耗为零，节能减排，保护环境，降低运输成本。

以上所述，仅是本发明的优选实施方式，并不是对本发明技术方案的限定，应当指出，本领域的技术人员，再本发明技术方案的前提下，还可以作出进一步的改进和改变，这些改进和改变都应该涵盖在本发明的保护范围内。