一种车厢定位装置的制作方法

本实用新型涉及物料自动化装车领域，具体为一种车厢定位装置。本实用新型能够适应不同种类运料车的大小尺寸和高矮变化需求，实现对运料车车厢信息的定位，具有极强的适应性，值得大规模推广和应用。

背景技术：

中国专利CN201410534147.9公开了一种车厢的激光扫描测量及定位方法，该方法包括：激光测距传感器实时的测量传感器至车厢的距离，并将测量的数据实时地发送至控制器；位置传感器实时地获取激光测距传感器的坐标位置信息，并将坐标位置信息实时地发送至控制器；控制器接激光测距传感器的测量信息，判断测量信息的状态信息；并根据状态信息及激光测距传感器的坐标位置信息，确定车厢的相关信息(至少包括车厢的底盘高度)，并根据车厢的相关信息，定位车厢在采样区域的坐标范围信息。其中测距仪的光斑的直径为 3-5 毫米称为点测量，故使得车厢尺寸测量结果精确，并且整个过程无需人工测量，操作简单，节省了劳动力和财力，并且测量精确度较好，故而使得采出的样品代表性好。然而，该装置中，激光测距传感器包括：固定设置在第一测量轨道上的固定激光测距传感器、可移动设置在第二测量轨道上的第一移动激光测距传感器以及设置在第三测量轨道上的第二移动激光测距传感器；第一测量轨道和第二测量轨道相对且平行设置。经过分析，能够看出，该装置需要在工作区域安装三条测量轨道，现场施工量大，而且要求客户针对不同车型设置不同的工作范围，实用性、灵活性较差。

中国专利CN201620999091.9公开了一种车厢定位装置，该装置包括导轨、能沿导轨相对移动的第一运动机构、第二运动机构、定位传感器、控制系统，导轨为一组；第一运动机构包括第一支撑臂、第一驱动轮、第一电机，第一驱动轮分别设置在第一支撑臂的两端。该实用新型作为一种全自动车厢定位系统，能够适应不同种类运料车的大小尺寸和高矮变化，具有较好的应用前景。该装置简单易用，可靠性高，能有效降低运料车驾驶员操作难度，提高企业生产效率，降低企业用工成本。然而，该装置中，激光传感器安装在一个行车驱动的机构上，扫描过程中需要行车的运动配合完成车厢信息的获取，应用范围受限。

然而，申请人研究后发现，现有车厢激光扫描测定装置普遍需要设置相应的导轨，现场施工量大，实用性、灵活性较差。为此，迫切需要一种新的装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对现有车厢激光扫描测定装置普遍需要设置相应的导轨，并设置于导轨相配合的移动机构，现场施工量大，实用性、灵活性较差的问题，提供一种车厢定位装置。本实用新型对车厢定位装置进行了全新的设计，以适应不同种类运料车的大小尺寸和高矮变化需求；同时，该装置安装方便，不受现有工作场地限制，不需要重新搭建测量轨道或行车系统，可靠性高；另外，本实用新型能有效降低运料车驾驶员操作难度，提高企业生产效率，降低企业用工成本，具有较高的应用价值。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种车厢定位装置，包括用于对车厢进行测定的激光测距传感器、用于设置在车厢上方的旋转单元、控制系统，所述旋转单元包括底座、第一旋转机构、第二旋转机构，所述第一旋转机构设置在底座上且第一旋转机构能相对底座转动，所述第二旋转机构设置在第一旋转机构上且第二旋转机构能相对第一旋转机构转动，所述激光测距传感器设置在第二旋转机构上且旋转单元能带动激光测距传感器相对转动；

所述激光测距传感器、第一旋转机构、第二旋转机构分别与控制系统相连。

所述第一旋转机构包括与控制系统相连的第一电机、与第一电机相配合的第一传动机构，所述第一电机通过第一传动机构与第二旋转机构相连且第一电机能通过第一传动机构带动第二旋转机构相对转动。

所述第二旋转机构包括与控制系统相连的第二电机、与第二电机相配合的第二传动机构，所述第二电机通过第二传动机构与第二旋转机构相连且第二电机能通过第二传动机构带动第二旋转机构相对转动。

还包括与控制系统相连的显示器、与控制系统相连的触控屏中的一种或多种。

还包括与车厢配合的挡板且挡板能够对车厢位置进行限定。

所述底座与第一旋转机构之间、第二旋转机构与激光测距传感器之间分别采用活动连接或固定连接。

所述底座与第一旋转机构之间采用可拆卸连接。

还包括与旋转单元相连的支撑架且支撑架能够为旋转单元提供支撑。

所述支撑架采用若干个连杆连接而成且连杆之间采用活动连接。

针对前述问题，本实用新型提供一种车厢定位装置。该装置包括用于对车厢进行测定的激光测距传感器、用于设置在车厢上方的旋转单元、控制系统，旋转单元包括底座、第一旋转机构、第二旋转机构，第一旋转机构设置在底座上且第一旋转机构能相对底座转动，第二旋转机构设置在第一旋转机构上且第二旋转机构能相对第一旋转机构转动，激光测距传感器设置在第二旋转机构上且旋转单元能带动激光测距传感器相对转动。其中，激光测距传感器、第一旋转机构、第二旋转机构分别与控制系统相连。

本实用新型中，运料车为物料运输平台，完成物料转移工作，而车厢则是本申请需要进行定位和测定的目标；激光测距传感器用于实现传感器到车厢的距离测量；第一旋转机构能自由旋转，其可由第一电机及第一传动机构组成；第二旋转机构能自由旋转，由第二电机及第二传动机构组成；第一旋转机构与第二旋转机构相连；第一旋转机构和第二旋转机构带动激光测距传感器完成对运料车的车厢三维点云数据测量；控制系统分别与激光测距传感器、第一旋转机构、第二旋转机构相连，用于实现对激光测距传感器位置的调节和对测定数量的收集，依据激光测距传感器测定的数据，计算出车厢的长、宽、离地高度、栏板高度和车身停斜角度，从而实现对运料车车厢的准确定位。

参见图2，运料车驾驶员将运料车开到停车位，操作员启动控制系统实现对目标车辆车厢进行扫描和定位。车厢扫描定位程序启动后，控制系统建立如图所示的XYZ坐标系，激光测距传感器在第一旋转机构和第二旋转机构的带动下完成目标车辆车厢的三维点云数据获取，具体过程为：首先，第二旋转机构转动到扫描起始位置后锁定，第一旋转机构带动激光测距传感器完成第一次车厢三维点云数据测量并记录；第二旋转机构转动到第二个扫描点，第一旋转机构带动激光测距传感器完成车厢三维点云数据测量并记录；重复以上过程，直至完成整个车厢三维点云数据测量并记录。

本实用新型中，基于结构的改进，使得本实用新型无需采用相应的导轨、以及与导轨相配合的移动机构，结构得到极大简化，现场施工量极大减少。同时，本实用新型不依赖于导轨及相应的移动机构，这使得本实用新型能够满足不同大小尺寸、高矮的运料车车厢的定位需求，具有较好的适应性和灵活性。

进一步，本实用新型提供第一旋转机构、第二旋转机构的具体结构。其中，第一旋转机构包括与控制系统相连的第一电机、与第一电机相配合的第一传动机构，第一电机通过第一传动机构与第二旋转机构相连且第一电机能通过第一传动机构带动第二旋转机构相对转动；第二旋转机构包括与控制系统相连的第二电机、与第二电机相配合的第二传动机构，第二电机通过第二传动机构与第二旋转机构相连且第二电机能通过第二传动机构带动第二旋转机构相对转动。该结构中，第一旋转机构、第二旋转机构采用极简结构设计，易于维护，且成本低廉。

进一步，还包括显示器、触控屏中的一种或多种，显示器、触控屏分别与控制系统相连。显示器能够显示系统的测定数据，而用户则能通过触控屏进行相应的触控操作。

进一步，还包括与车厢配合的挡板，挡板能够对车厢位置进行限定。利用运料车自身车厢挡板进行特征点提取和车厢信息识别，进而有利于更好的定位。

进一步，底座与第一旋转机构之间、第二旋转机构与激光测距传感器之间分别采用活动连接或固定连接；作为优选，底座与第一旋转机构之间采用可拆卸连接。进一步，还包括与旋转单元相连的支撑架且支撑架能够为旋转单元提供支撑。本实用新型中，可以设置相应的支撑架，可以通过支撑架将本实用新型设置在顶部，也可以通过支撑架为本实用新型提供支撑。进一步，支撑架采用若干个连杆连接而成且连杆之间采用活动连接；采用该方式，能够根据不同需要调整支撑架的位置。

综上，本实用新型能对运料车车厢进行扫描，根据激光传感器反馈的距离值，测定出运料车车厢的长、宽、离地高度、栏板高度以及运料车停斜角度。本实用新型能适应不同种类运料车的大小尺寸和高矮变化，对现有设备不做任何改造（不需要额外测量轨道或行车设备）即可实现无人工直接参与的车厢自动定位，方便安装，不受现有工作场地限制，不需要重新搭建测量轨道或行车系统，稳定性好，可靠性高，同时可降低运料车驾驶员操作难度，提高企业生产效率，降低企业用工成本。

附图说明

图1为实施例1中旋转单元的结构示意图。

图2为激光扫描定位系统示意图。图2中，1~12分别为相应的测量点。

图3为特征点提取示意图。图3中，黑色点为激光测距传感器，x1~x12分别为对应图2的特征点（即测量点）。

图中标记：21、激光测距传感器，22、第一旋转机构，23、第二旋转机构。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图所示，本实施例的车厢定位装置包括用于对车厢进行测定的激光测距传感器、用于设置在车厢上方的旋转单元、控制系统，旋转单元包括底座、第一旋转机构、第二旋转机构，第一旋转机构设置在底座上且第一旋转机构能相对底座转动，第二旋转机构设置在第一旋转机构上且第二旋转机构能相对第一旋转机构转动，激光测距传感器设置在第二旋转机构上且旋转单元能带动激光测距传感器相对转动。其中，激光测距传感器、第一旋转机构、第二旋转机构分别与控制系统相连。

本实施例中，还包括显示器、触控屏，显示器、触控屏分别与控制系统相连；底座与第一旋转机构之间、第二旋转机构与激光测距传感器之间分别采用可拆卸连接。

如图2所示，运料车驾驶员将运料车开到停车位，操作员启动控制系统实现对目标车辆车厢进行扫描和定位。车厢扫描定位程序启动后，控制系统建立如图所示的XYZ坐标系，激光测距传感器在第一旋转机构和第二旋转机构的带动下完成目标车辆车厢的三维点云数据获取，具体过程如下：首先，第二旋转机构转动到扫描起始位置后锁定，第一旋转机构带动激光测距传感器完成第一次车厢三维点云数据测量并记录；第二旋转机构转动到第二个扫描点，第一旋转机构带动激光测距传感器完成车厢三维点云数据测量并记录；重复以上过程，直至完成整个车厢三维点云数据测量并记录。

控制系统分析车厢三维点云数据，分别以X方向和Y方向点云数据中Z方向距离突变的第一个测量点作为车厢特征点，特征点提取示意图如图3所示，电气控制系统根据车厢三维点云数据，首先分析出x1~x12点Z方向的高度信息，然后将x1~x12相邻点Z方向信息做差，差值形成一个新的数列，根据数列中元素符号的变化判断，如果相邻两个差值的符号发生变化，则导致差值符号发生变化的点必然为车厢特征的“拐点”；采用以上方法即可提取出车厢信息的特征点。如图2、图3所示，根据提取的特征点5、7信息可以计算出目标车厢的长度信息；根据提取的特征点8、9信息可以计算出目标车厢的宽度信息；根据提取的特征点6、11信息可以计算出目标车厢的离地高度信息；根据提取的特征点5、7、8、9、10、12信息以及车厢离地高度信息可以计算出目标车厢的栏板高度信息；根据提取的特征点9、10以及8、12可以计算出车辆停斜信息；根据以上步骤，即可计算出目标车厢的长、宽、离地高度、栏板高度和停斜角度。以上，车厢扫描定位完成。

该装置中，通过对结构的改进，采用激光测距传感器从车身上方对运料车车厢进行扫描，根据激光传感器反馈的距离值确定运料车车厢的长、宽、离地高度、栏板高度以及运料车停斜角度，以适应不同运料车车厢定位。同时，本实用新型构思巧妙，结构简单，易于维护，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。