專利名稱：一種定位車伸臂位置確定系統(tǒng)和伸臂控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種定位車伸臂位置確定系統(tǒng)和伸臂控制系統(tǒng)。
技術(shù)背景通常，火車的翻卸任務(wù)是由翻車機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，該翻車機(jī)系統(tǒng)包括定位車、推車機(jī)、翻車機(jī)主體三大主要運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。在執(zhí)行火車的翻卸任務(wù)期間，定位車需要完成如下動(dòng)作定位車大臂12伸臂——定位車11牽引整列火車前進(jìn)27m(兩節(jié)車廂的長度)——將兩節(jié)火車車廂定位在翻車機(jī)平臺(tái)——定位車11在此位置等待10s，直到整列火車完全停止——定位車大臂12縮臂——定位車11返回到伸臂位置——定位車大臂12伸臂，以此周而復(fù)始地進(jìn)行，如圖I所示?，F(xiàn)有的控制定位車伸臂的方法是設(shè)置一預(yù)定位置，當(dāng)定位車11行駛到該預(yù)定位置時(shí)，控制定位車大臂12伸臂。但由于火車制造的原因，每節(jié)火車車廂的長度并不是嚴(yán)格相等，并且由于火車鉤頭內(nèi)部存在緩沖彈簧，造成兩節(jié)火車車廂的總長度在27m上下波動(dòng)，不是一個(gè)固定值，因此定位車11返回到實(shí)際伸臂位置的具體數(shù)值是變化的。為了動(dòng)態(tài)確定定位車伸臂的位置，一種方法是利用紅外線反射式光電傳感器進(jìn)行輔助定位，如圖2所示。其原理是在定位車11返回到伸臂位置過程中(沿箭頭方向行駛)，當(dāng)定位車11離伸臂位置大約2m左右，定位車11減速慢行，此時(shí)第一紅外線反射式光電傳感器14開始對(duì)火車鉤檔信號(hào)進(jìn)行檢測，一旦第一紅外線反射式光電傳感器14檢測到火車鉤檔信號(hào)，則將定位車11當(dāng)前的即時(shí)位置減去一個(gè)固定值(一般為兩節(jié)火車鉤檔之間的距離)作為定位車11行走的目標(biāo)位置，定位車11行走到此位置后，兩個(gè)紅外線反射式光電傳感器應(yīng)該都檢測到鉤檔，此時(shí)定位車大臂12可以伸臂。但是，這種定位方式存在兩個(gè)缺點(diǎn)首先，由于紅外線反射式光電傳感器檢測延時(shí)及PLC掃描運(yùn)算的延時(shí)，以及這種延時(shí)大小的不確定性，定位車必須以很慢的速度行走，從而使得由于這種延時(shí)產(chǎn)生的誤差可以忽略。但是這會(huì)大大影響定位車的作業(yè)效率，雖然只有幾米遠(yuǎn)的距離，但是花在這里的時(shí)間卻是幾十秒，導(dǎo)致整個(gè)翻車機(jī)作業(yè)過程的效率降低。其次，由于紅外線反射式光電傳感器自身的局限性，當(dāng)出現(xiàn)雨雪霧等惡劣天氣時(shí)，定位非常不準(zhǔn)，嚴(yán)重影響作業(yè)效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種定位車伸臂位置確定系統(tǒng)和伸臂控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中定位效率低、定位精度低、易受干擾等問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種定位車伸臂位置確定系統(tǒng)，該定位車伸臂位置確定系統(tǒng)包括用于發(fā)出激光信號(hào)的N個(gè)激光發(fā)射器；與所述N個(gè)激光發(fā)射器相對(duì)的N個(gè)激光接收器，用于接收所述激光信號(hào)、并根據(jù)有無接收到所述激光信號(hào)而發(fā)出判斷信號(hào)，其中每個(gè)激光發(fā)射器與每個(gè)激光接收器一一對(duì)應(yīng)；以及與所述N個(gè)激光接收器連接的控制器，所述控制器根據(jù)所述判斷信號(hào)確定所述定位車的伸臂位置，其中N為整數(shù)，且N彡2。優(yōu)選地，所述N個(gè)激光發(fā)射器與所述N個(gè)激光接收器平行放置。優(yōu)選地，所述N個(gè)激光發(fā)射器等間距放置，以及所述N個(gè)激光接收器等間距放置。優(yōu)選地，所述間距為10mm。優(yōu)選地，所述N=30。優(yōu)選地，所述N個(gè)激光發(fā)射器距離地面的高度大于所述N個(gè)激光接收器距離地面的高度。優(yōu)選地，所述N個(gè)激光發(fā)射器與所述N個(gè)激光接收器距離地面的高度相同。優(yōu)選地，所述定位車伸臂位置確定系統(tǒng)還包括與所述控制器連接的報(bào)警器，所述控制器在所述N個(gè)激光發(fā)射器和/或所述N個(gè)激光接收器中的任意一者出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出控制信號(hào)，控制所述報(bào)警器報(bào)警。優(yōu)選地，所述控制器為PLC。本實(shí)用新型還提供一種定位車伸臂控制系統(tǒng)，該定位車伸臂控制系統(tǒng)包括上述定位車伸臂位置確定系統(tǒng)；以及與所述控制器連接的定位車，所述控制器控制所述定位車行走到所述伸臂位置處時(shí)伸臂。通過上述技術(shù)方案，可以采用激光發(fā)射器和激光接收器來輔助確定定位車的伸臂位置，能夠根據(jù)實(shí)際情況控制定位車在正確的位置處伸臂。由于激光光束強(qiáng)，因此檢測狀態(tài)穩(wěn)定不易受干擾，可用于較惡劣的環(huán)境中，而且感應(yīng)速度快，可以提高定位效率，并且多個(gè)激光發(fā)射器和多個(gè)激光接收器的間距設(shè)置較為緊密，因此可提高定位精度。本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說明。

附圖是用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中圖I是定位車循環(huán)作業(yè)的示意圖；圖2是利用紅外線發(fā)射式光電傳感器進(jìn)行輔助定位的示意圖；圖3是本實(shí)用新型公開的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖4a是利用本實(shí)用新型公開的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)進(jìn)行定位的俯視圖；圖4b是利用本實(shí)用新型公開的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)進(jìn)行定位的左視圖；圖5是圖4a所示的替換實(shí)施方式的俯視圖；以及圖6是本實(shí)用新型公開的另一定位車伸臂位置確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。圖3是本實(shí)用新型公開的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，該定位車伸臂位置確定系統(tǒng)可以包括用于發(fā)出激光信號(hào)的N個(gè)激光發(fā)射器31 ;與所述N個(gè)激光發(fā)射器31相對(duì)的N個(gè)激光接收器32，用于接收所述激光信號(hào)、并根據(jù)有無接收到所述激光信號(hào)而發(fā)出判斷信號(hào)(例如，開關(guān)量信號(hào))，其中每個(gè)激光發(fā)射器可以與每個(gè)激光接收器一一對(duì)應(yīng)(例如，激光發(fā)射器31a對(duì)應(yīng)于激光接收器32a、激光發(fā)射器31b對(duì)應(yīng)于激光接收器32b等)；以及與所述N個(gè)激光接收器31連接的控制器33，所述控制器33可以根據(jù)所述判斷信號(hào)確定所述定位車的伸臂位置，其中N為整數(shù)，且N > 2，例如，N=30。優(yōu)選地，所述N個(gè)激光發(fā)射器31可以與所述N個(gè)激光接收器32平行放置。所述N個(gè)激光發(fā)射器31可以等間距放置，以及所述N個(gè)激光接收器32可以等間距放置，其中，所述間距可以例如為10mm。所述控制器可以例如為PLC。從上述可知，通過檢測激光發(fā)射器31與激光接收器32之間的光路是否被遮擋，以此來確定定位車的伸臂位置。具體地，當(dāng)激光發(fā)射器31距離地面的高度大于激光接收器32距離地面的高度時(shí)，即在如圖4a和4b所示的情況中，在火車車廂21進(jìn)入到激光發(fā)射器31與激光接收器32的檢測范圍時(shí)，火車車廂21的前端的一部分(例如，車角210)開始遮擋激光發(fā)射器31與激光·接收器32之間的光路?？商鎿Q地，當(dāng)激光發(fā)射器31與激光接收器32距離地面的高度相同時(shí)，所述激光發(fā)射器31與所述激光接收器32分別位于火車車廂21的兩側(cè)，如圖5所示。也就是說，當(dāng)火車車廂21進(jìn)入到激光發(fā)射器31與激光接收器32的檢測范圍時(shí)，火車車廂21的前端211開始遮擋激光發(fā)射器31與激光接收器32之間的光路。雖然上面描述了激光發(fā)射器31與激光接收器32的兩種位置關(guān)系及其所對(duì)應(yīng)的實(shí)施方式，但是本實(shí)用新型不限于此，任何使得火車車廂的前端或前端的一部分能夠遮擋激光發(fā)射器31與激光接收器32之間的光路的放置方法均是可行的。例如，在圖5的情況下，激光發(fā)射器31距離地面的高度也可以高于激光接收器32距離地面的高度，只要保證二者之間的光路能夠被火車車廂21的前端211遮擋住即可。或者激光發(fā)射器31與激光接收器32的位置互換等等。為了避免火車鉤檔22或其他物體的干擾，例如，人走過激光發(fā)射器31與激光接收器32之間，因此，激光發(fā)射器31和激光接收器32中距離地面稍低的也至少接近火車車頂，但低于火車車頂。激光發(fā)射器31與激光接收器32可安裝于支架34上，如圖4a所示，該支架34的形狀并沒有限制，只要能夠固定激光發(fā)射器31和激光接收器32且不影響各部件的正常運(yùn)行即可。下面描述如何通過激光發(fā)射器31與激光接收器32之間的光路遮擋來進(jìn)行定位車伸臂位置確定的方法。假設(shè)定位車行車的目標(biāo)位置為3000mm (火車車廂21的前端211的位置處)，定位車可以伸臂的位置在3000mm± 150mm之間，允許有20mm的定位誤差。將30套激光發(fā)射器與激光接收器固定于目標(biāo)位置附近，每隔IOmm布置一套激光發(fā)射器與激光接收器，如圖4a或圖5所示。當(dāng)定位車的行走目標(biāo)位置為3000mm時(shí)，火車車廂21的車角210或前端211在圖4a或圖5所示位置，火車車廂21剛好擋到15個(gè)激光光束。一旦激光接收器沒有接收到激光信號(hào)，也就是說激光發(fā)射器與激光接收器之間的光路被遮擋，該激光接收器就向控制器33發(fā)送一低電平信號(hào)，反之，其向控制器33發(fā)送一高電平信號(hào)，所述控制器33根據(jù)所接收到的低電平信號(hào)和高電平信號(hào)的數(shù)量，來確定定位車應(yīng)當(dāng)伸臂的實(shí)際位置。具體地，在定位車可以伸臂位置附近，被火車車廂21擋住的光路是連續(xù)的，沒有被擋住的光路也是連續(xù)的。被擋住的光路信號(hào)可以設(shè)為O，沒有被擋住的光路信號(hào)可以設(shè)為1，所以把30個(gè)判斷信號(hào)加到一起，即得到?jīng)]有被火車車廂21擋住的光路的個(gè)數(shù)η。確定好η的值之后，可以按照下式來確定定位車的伸臂位置S=3000_150+n*10 等式(I)其中，S為定位車的伸臂位置，η為沒有被火車車廂21擋住的光路的個(gè)數(shù)。舉個(gè)例子，如果火車車廂21的車角210或前端211擋住一半的光路，則η=15，根據(jù)等式(I)可以確定出S=3000mm。而如果火車車廂21的車角210或前端211擋住14個(gè)光路(也就是比圖4a或圖5所示的位置往左IOmm),則n=16,根據(jù)等式(I)可以確定出S=3010mm,也就是相比擋住一半的情形，定位車返回的目標(biāo)位置需要向前10mm，這與實(shí)際完全一樣。因此，當(dāng)定位車開始返回到伸臂位置時(shí)，定位車的伸臂位置S早已確定，定位車可 以高速行走到此位置，而不用考慮各種延時(shí)產(chǎn)生的誤差，可以大大提高作業(yè)效率。采用激光式發(fā)射器和接收器，其檢測距離長(可達(dá)幾十米)，光束強(qiáng)，因此檢測狀態(tài)穩(wěn)定不易受干擾，可以可靠使用在野外或者有灰塵的環(huán)境中，完全能夠適應(yīng)翻車機(jī)作業(yè)現(xiàn)場惡劣的工作環(huán)境。此外，還可以檢測不同性質(zhì)、不同外形、不同材質(zhì)及不同顏色物體。此外，如果N個(gè)激光發(fā)射器31和/或N個(gè)激光接收器32中任何一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)，則會(huì)影響位置的確定，從而造成定位不準(zhǔn)。因此，本實(shí)用新型還提供另一種定位車伸臂位置確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖6所示。從圖6可以看出，該定位車伸臂位置確定系統(tǒng)還可以包括與所述控制器33連接的報(bào)警器35，所述控制器33在所述N個(gè)激光發(fā)射器31和/或所述N個(gè)激光接收器32中的任意一者出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出控制信號(hào)，使得所述報(bào)警器35報(bào)警。具體地，以圖4a為例，在定位車牽引整列重車前進(jìn)的過程中，30組激光發(fā)射器和激光接收器必然有全部被火車車廂21擋住的情況和經(jīng)過鉤檔22時(shí)全部沒有擋住的情況，即在定位車牽引整列車前進(jìn)過程中，η的數(shù)值至少有一次為O和有一次為30。因此，控制器33可以對(duì)η為O和30的次數(shù)x、y分別進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果定位車牽引整列車前進(jìn)完成后x > I，
1，則認(rèn)為所有激光發(fā)射器和所有激光接收器都是正常的。否則認(rèn)為出現(xiàn)故障，控制器33發(fā)出控制信號(hào)至報(bào)警器35，使得報(bào)警器35進(jìn)行報(bào)警，以此提示進(jìn)行維修。而當(dāng)定位車返回到伸臂位置時(shí)，對(duì)x、y清零。在定位車往返的過程中，反復(fù)上述過程。這樣，就避免了因激光發(fā)射器和/或激光接收器自身的故障而導(dǎo)致的定位不準(zhǔn)確的缺陷。上面描述了激光發(fā)射器和激光接收器處于靜止時(shí)，利用其進(jìn)行伸臂位置確定的方法，但本實(shí)用新型并不限于此，激光發(fā)射器和激光接收器可以安裝于定位車上，隨定位車的行走來進(jìn)行檢測。例如，可在定位車上安裝兩個(gè)激光發(fā)射器和兩個(gè)激光接收器，使得該兩個(gè)激光發(fā)射器和兩個(gè)激光接收器能夠隨定位車移動(dòng)，如兩個(gè)激光發(fā)射器安裝于圖2所示的第一紅外線反射式光電傳感器14和第二紅外線反射式光電傳感器13的位置處。在定位車返回的過程中，在車廂的位置處激光發(fā)射器和激光接收器之間的光路被遮擋，在車廂之間的鉤檔處，激光接收器可以接收到激光信號(hào)。當(dāng)兩個(gè)激光接收器均接收到激光信號(hào)并且定位車編碼器數(shù)據(jù)在定位車可以伸臂范圍內(nèi)時(shí)，此時(shí)可以確定定位車已到達(dá)要伸臂的位置處。本實(shí)用新型還將上述定位車伸臂位置確定系統(tǒng)應(yīng)用于定位車伸臂控制系統(tǒng)，除上述定位車伸臂位置確定系統(tǒng)之外，該定位車伸臂控制系統(tǒng)還包括與所述控制器33連接的定位車，所述控制器33控制所述定位車行走到所述伸臂位置處時(shí)伸臂。由此，通過本實(shí)用新型提供的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)和定位車伸臂控制系統(tǒng)，可以采用激光式發(fā)射器和接收器來輔助進(jìn)行定位車伸臂位置的確定，能夠根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)地控制定位車在正確的位置處伸臂。由于激光光束強(qiáng)，因此檢測狀態(tài)穩(wěn)定不易受干擾，可用于較惡劣的環(huán)境中，而且感應(yīng)速度快，可以提高定位效率，并且多個(gè)激光發(fā)射器和多個(gè)激光接收器的間距設(shè)置較為緊密，因此可提高定位精度。此外，也可以增加激光發(fā)射器和激光接收器的數(shù)量，以此增加檢測的范圍。以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式
中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。 此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種定位車伸臂位置確定系統(tǒng)，其特征在于，該定位車伸臂位置確定系統(tǒng)包括 用于發(fā)出激光信號(hào)的N個(gè)激光發(fā)射器； 與所述N個(gè)激光發(fā)射器相對(duì)的N個(gè)激光接收器，用于接收所述激光信號(hào)、并根據(jù)有無接收到所述激光信號(hào)而發(fā)出判斷信號(hào)，其中每個(gè)激光發(fā)射器與每個(gè)激光接收器一一對(duì)應(yīng)；以及 與所述N個(gè)激光接收器連接的控制器，所述控制器根據(jù)所述判斷信號(hào)確定所述定位車的伸臂位置，其中N為整數(shù)，且N彡2。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)，其特征在于，所述N個(gè)激光發(fā)射器與所述N個(gè)激光接收器平行放置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)，其特征在于，所述N個(gè)激光發(fā)射器 等間距放置，以及所述N個(gè)激光接收器等間距放置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)，其特征在于，所述間距為10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)，其特征在于，所述N=30。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)，其特征在于，所述N個(gè)激光發(fā)射器距離地面的高度大于所述N個(gè)激光接收器距離地面的高度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)，其特征在于，所述N個(gè)激光發(fā)射器與所述N個(gè)激光接收器距離地面的高度相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)，其特征在于，該定位車伸臂位置確定系統(tǒng)還包括與所述控制器連接的報(bào)警器，所述控制器在所述N個(gè)激光發(fā)射器和/或所述N個(gè)激光接收器中的任意一者出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出控制信號(hào)，控制所述報(bào)警器報(bào)警。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器為PLC。
10.一種定位車伸臂控制系統(tǒng)，其特征在于，該定位車伸臂控制系統(tǒng)包括 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)；以及 與所述控制器連接的定位車，所述控制器控制所述定位車行走到所述伸臂位置處時(shí)伸臂。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種定位車伸臂位置確定系統(tǒng)和伸臂控制系統(tǒng)，該定位車伸臂位置確定系統(tǒng)包括用于發(fā)出激光信號(hào)的N個(gè)激光發(fā)射器；與所述N個(gè)激光發(fā)射器相對(duì)的N個(gè)激光接收器，用于接收所述激光信號(hào)、并根據(jù)有無接收到所述激光信號(hào)而發(fā)出判斷信號(hào)，其中每個(gè)激光發(fā)射器與每個(gè)激光接收器一一對(duì)應(yīng)；以及與所述N個(gè)激光接收器連接的控制器，所述控制器根據(jù)所述判斷信號(hào)確定所述定位車的伸臂位置，其中N為整數(shù)，且N≥2。通過本實(shí)用新型提供的定位車伸臂位置確定系統(tǒng)和伸臂控制系統(tǒng)，可以使得對(duì)定位車的定位效率高、定位精度高、不易受干擾，能夠根據(jù)實(shí)際情況控制定位車在正確的位置處伸臂。
文檔編號(hào)B65G67/48GK202784916SQ20122050342
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者李靖宇, 董傳博, 韓亞慈, 李長安, 左德剛 申請(qǐng)人:中國神華能源股份有限公司, 神華黃驊港務(wù)有限責(zé)任公司