一种一键式全自动智能装车鹤管及其控制系统的制作方法

文档序号:33556996发布日期:2023-03-22 12:21阅读:229来源:国知局
一种一键式全自动智能装车鹤管及其控制系统的制作方法

1.本发明涉及流体装卸技术领域,尤其是一种一键式全自动智能装车鹤管及其控制系统。


背景技术:

2.目前国内外流体装卸作业都是通过传统人工牵引的操作模式,整个操作过程重复性较高,在长时间重复操作模式下人工难免会产生疲劳导致误操作而产生的安全隐患,并且随着时代的发展,人工成本的增加,这种传统的装卸模式必将被取代。


技术实现要素:

3.本发明要解决的技术问题是:为了解决上述背景技术中存在的问题,提供一种改进的一键式全自动智能装车鹤管及其控制系统,解决传统人工操作效率低,成本高和安全性差的问题。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种一键式全自动智能装车鹤管及其控制系统,包括立柱、气相自动内臂、气相自动外臂、气相自动垂管、液相自动内臂、液相自动外臂、液相自动垂管、与工控机信号接收端电连接的工业相机、全自动快速接头、深度相机、伺服控制系统和自动切断阀,所述气相自动内臂和液相自动内臂通过第一旋转接头与立柱活动装配,所述气相自动内臂、气相自动外臂和气相自动垂管之间分别通过外部安装伺服控制系统的第二旋转接头活动装配,所述液相自动内臂、液相自动外臂和液相自动垂管之间分别通过外部安装伺服控制系统的第三旋转接头活动装配,所述自动切断阀分别固定在气相自动外臂、液相自动外臂外侧的装配接头上,所述工业相机通过侧向支架固定安装在立柱外侧,所述深度相机通过外部装配座固定分别安装在气相自动垂管和液相自动垂管外侧壁上,所述全自动快速接头分别安装在气相自动垂管和液相自动垂管外侧顶端。
5.所述的气相自动内臂上表面侧壁上具有一体结构上置加强筋。
6.所述第二旋转接头和第三旋转接头外侧面上均具有侧向翻转装配支架。
7.所述第二旋转接头和第三旋转接头的侧向翻转装配支架之间均活动装配有用于提升翻转稳定性的弹簧钢平衡装置。
8.所述第二旋转接头和第三旋转接头外侧活动装配有导向连杆。
9.所述整个控制系统由会话层、主控层和物理层构成,其中会话层包含外部控制器和控制台;
10.主控层由分别与外部控制器、控制台、伺服控制系统、工业相机、全自动快速接头和深度相机通讯连接的工控机组成;
11.物理层由装车鹤管、深度相机和工业相机组成;
12.全自动装车鹤管默认为鹤管收拢,垂管紧靠立柱成归位状态,通过工业相机镜头捕捉车辆停靠位置,把镜头图像传输到工控机内部,内部系统进行目标识别算法,用来识别车辆相对鹤管立柱的位置,视觉检测识别到车辆停靠位置后,基于机器视觉技术,工业相机
镜头前的图像获取到罐车上相应的管口位置,图像捕捉初步定位坐标,通过工控机内部程序的目标定位算法自动计算出相应距离,再通过工控机系统内部设计的程序进行路径规划算法,算出的结果生成运动轨迹,运动轨迹的程序通过工控机rs458总线通讯连接到内、外臂上的伺服控制系统,伺服控制系统由伺服驱动器、伺服电机和减速机组成,伺服控制系统根据程序开始运行,此时液相自动外臂、液相自动内臂和液相自动垂管全部跟随系统控制往槽车法兰处移动,液相自动外臂快接近槽车法兰位置处工控机内部系统自动切换精准定位,深度相机将对车辆法兰口的位置进行深度采集,再将图像信息转换成数据源,得到具体数值,工业相机镜头在近距离获取完整管口的图像并在工控机系统内部程序对管口进行圆拟合程序的校验,然后通过工控机内部系统进行管口三维重建,并进行法兰口位姿识别与检测,接着跟上述一样通过系统内部程序的路径规划生成运动轨迹,加以伺服驱动系统实现运动控制实现精准对接,鹤管的液相自动垂管开始缓慢的向槽车管口靠近,装车鹤管全自动快速接头与车辆法兰完全贴合,即到达指定位置,接头上的夹爪通过气动马达传动装置自动闭合准备装车,待气液相臂全部对接完毕后,通过工控机上的信号源的接通装车鹤管上自动切断阀开始运行装车作业,装车完毕后,自动切断阀自动关闭,全自动快速接头自动打开,全自动装车臂自动寻回初始位置等待下次接车。
13.本发明的有益效果是:
14.(1)本发明的一键式全自动智能装车鹤管及其控制系统可自动运行自动识别对接自动装车的流体装车鹤管,只需在车辆到达指定位置后,通过一键启动,整个装车鹤管将自动运行至槽车对接法兰处,进行自动对接装夹车辆法兰,完成自动计量装车整个过程,装车结束后可自动收回装车臂,操作十分简单方便;
15.(2)整个操作过程无需人工干预,可以有效降低操作成本,提升操作过程中的安全性;
16.(3)利用近远距离分别通过深度相机和工业相机进行定位,可以大大提升对接的精准度,提升装车的效率;
17.(4)鹤管采用底装双臂结构形式,双臂分为液相自动臂和气相自动臂,液相自动臂由液相自动垂管、液相自动外臂和液相自动内臂组成,气相自动臂结构形式与液相自动臂相同,操作过程中这样的结构形式更为灵活并且方便控制。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
19.图1是本发明的结构示意图。
20.图2是本发明的侧向示意图。
21.图3是本发明中的电控逻辑示意图。
22.图4是本发明中的控制系统示意图。
具体实施方式
23.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
24.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连
接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.图1、图2和图3所示的一种一键式全自动智能装车鹤管及其控制系统,包括立柱1、气相自动内臂2、气相自动外臂3、气相自动垂管4、液相自动内臂5、液相自动外臂6、液相自动垂管7、与工控机信号接收端电连接的工业相机8、全自动快速接头9、深度相机10、伺服控制系统11和自动切断阀12,气相自动内臂2和液相自动内臂5通过第一旋转接头13与立柱1活动装配,气相自动内臂2、气相自动外臂3和气相自动垂管4之间分别通过外部安装伺服控制系统11的第二旋转接头14活动装配,液相自动内臂5、液相自动外臂6和液相自动垂管7之间分别通过外部安装伺服控制系统11的第三旋转接头15活动装配,伺服控制系统11分别控制纵向和横向翻转,自动切断阀12分别固定在气相自动外臂3、液相自动外臂6外侧的装配接头166上,工业相机8通过侧向支架固定安装在立柱1外侧,深度相机10通过外部装配座固定分别安装在气相自动垂管4和液相自动垂管7外侧壁上,全自动快速接头9分别安装在气相自动垂管4和液相自动垂管7外侧顶端。
26.气相自动内臂2上表面侧壁上具有一体结构上置加强筋16。
27.第二旋转接头14和第三旋转接头15外侧面上均具有侧向翻转装配支架17。
28.第二旋转接头14和第三旋转接头15的侧向翻转装配支架17之间均活动装配有用于提升翻转稳定性的弹簧钢平衡装置18。弹簧钢平衡装置18为现有技术,通过市场采购获取。通过内部弹簧的拉扯力来保持气相自动外臂3和液相自动外臂6的平衡性。
29.第二旋转接头14和第三旋转接头15外侧活动装配有导向连杆19。
30.如图3和图4所示,整个控制系统由会话层、主控层和物理层构成,其中会话层包含外部控制器和控制台;
31.主控层由分别与外部控制器、控制台、伺服控制系统11、工业相机8、全自动快速接头9和深度相机10通讯连接的工控机组成;
32.物理层由装车鹤管、深度相机10和工业相机8组成;
33.一键式全自动智能装车鹤管工作原理:
34.槽车行驶至装卸区域的停车线内,司机一键按下停车区域操作柱上外部控制器的开始按钮,全自动装车鹤管默认初始位置,鹤管收拢,垂管紧靠立柱1成归位状态,立柱上设计的工业相机8,通过工业相机8镜头捕捉车辆停靠位置,再利用工业相机8的数据线连接到设计的工控机(工控机:相当于一台电脑主机),把镜头图像传输到工控机内部,内部系统进行目标识别算法,用来识别车辆相对鹤管的立柱1的位置,视觉检测识别到车辆停靠位置后,基于机器视觉技术(机器视觉技术:上述讲的图像处理采集分析进行数据计算技术)工业相机8镜头前的图像获取到罐车上相应的管口位置,图像捕捉初步定位坐标),通过工控机内部程序的目标定位算法自动计算出相应距离,再通过工控机系统内部设计的程序进行路径规划算法,算出的结果生成运动轨迹(运动轨迹:类似plc程序,程序一步一步往下走),运动轨迹的程序通过工控机rs458总线通讯连接到内、外臂上的伺服控制系统11,伺服控制系统11由伺服驱动器、伺服电机和减速机组成,伺服控制系统11根据程序开始运行,由于内外臂臂长在1.5米~1.9米,电机微微转动,臂可能摆动幅度就很大,在臂上设计了二级齿轮减速,实现臂展开收回的运动控制,此时液相自动外臂6、液相自动内臂5和液相自动垂管7
全部跟随系统控制往槽车法兰处移动,液相自动外臂6快接近槽车法兰位置处工控机内部系统自动切换精准定位,深度相机将对车辆法兰口的位置进行深度采集,深度相机类似传感器,重复定位精度达到0.05mm,320万像素,也是利用数据线将镜头前的图像传输到工控机内部,再将图像信息转换成数据源,得到一个具体数值。工业相机8镜头在近距离获取完整管口的图像并在工控机系统内部程序对管口进行圆拟合程序的校验,然后通过工控机内部系统进行管口三维重建,并进行法兰口位姿识别与检测,接着跟上述一样通过系统内部程序的路径规划生成运动轨迹,加以伺服驱动系统11实现运动控制实现精准对接,鹤管的液相自动垂管7开始缓慢的向槽车管口靠近,装车鹤管全自动快速接头与车辆法兰完全贴合,即到达指定位置,接头上的夹爪通过气动马达传动装置自动闭合准备装车,气动马达传动装置由气动马达,齿轮、齿条和蜗杆组成,夹爪与气动马达传动装置共同组成了全自动快速接头9,通过1mpa的气源压力带动该装置,气相自动臂与液相自动臂工作原理相同,待气液相臂全部对接完毕后,通过工控机上的信号源的接通装车鹤管上自动切断阀开始运行装车作业,装车完毕后,自动切断阀自动关闭,全自动快速接头自动打开,全自动装车臂自动寻回初始位置等待下次接车。
35.伺服控制系统11、工业相机8、全自动快速接头9和深度相机10均为现有技术,通过市场采购获取。
36.本发明的一键式全自动智能装车鹤管及其控制系统可自动运行自动识别对接自动装车的流体装车鹤管,只需在车辆到达指定位置后,通过一键启动,整个装车鹤管将自动运行至槽车对接法兰处,进行自动对接装夹车辆法兰,完成自动计量装车整个过程,装车结束后可自动收回装车臂,操作十分简单方便;整个操作过程无需人工干预,可以有效降低操作成本,提升操作过程中的安全性;鹤管采用底装双臂结构形式,双臂分为液相自动臂和气相自动臂,液相自动臂由液相自动垂管7、液相自动外臂6和液相自动内臂5组成,气相自动臂结构形式与液相自动臂相同,操作过程中这样的结构形式更为灵活并且方便控制;在鹤管立柱上设计一台工业相机,通过工业相机镜头捕捉车辆停靠位置,再利用数据线连接到设计的工控机,把镜头图像传输到工控机内部,内部系统进行目标识别算法,用来识别车辆相对位置;自动引导:通过设计的工控机系统内部程序进行路径规划算法结合自动鹤管上的伺服驱动控制实现自动引导;精准定位:利用设计在自动垂管上的深度相机10扫描识别槽车接口法兰,深度相机10将对车辆法兰口的位置和距离进行深度分析并采集数据,转换成数据源和图像信息。工业相机8在近距离获取完整管口的图像并对管口进行圆拟合,然后通过工控机内部系统进行管口三维重建,并进行法兰口位姿识别与检测;自动对接:我们在垂管上设计一款全自动快速接头,鹤管运行到接头与槽车法兰贴合,接头上的夹爪自动闭合准备装车;自动装载:在鹤管外臂上加装自动切断阀,结合系统实现自动控制;接车安全:在垂管上我们设计了紧急拉断装置(拉断阀),在紧急状态下槽车可拉断脱开,保证了车辆和设备的安全性。
37.以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
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