[发明专利]无人装车系统及其装车方法

权利要求书

1.一种无人装车系统，其特征在于，包括智能控制系统、机械执行系统、视觉感知采集系统和人机交互系统，所述智能控制系统分别与机械执行系统、视觉感知采集系统和人机交互系统进行双向通信；

所述智能控制系统设有用于计算视觉感知采集系统采集的三维点云数据得到车辆车厢坐标数据的视觉感知模块、用于生成货物码垛方式和摆放坐标的装箱规划模块、用于规划码垛路径的路径规划模块以及用于生成动作执行命令的机械执行模块；

所述机械执行系统包括PLC控制模块、龙门桁架机器人、拆垛机器人、车辆限位装置以及输送单元；所述龙门桁架机器人和拆垛机器人均设有可伸缩吸盘，所述PLC控制模块分别与龙门桁架机器人、拆垛机器人、可伸缩吸盘及输送单元通信连接；所述输送单元包括输送机、拆垛工位、拆层分单列工位、单箱组层工位以及破损工位，所述输送机上设有用于货物输送过程中动态称重的压力传感器；

所述视觉感知采集系统包括二维激光扫描仪和距离编码器；所述二维激光扫描仪安装在龙门桁架机器人的桁架上，所述桁架与车辆的车厢长度方向垂直；所述距离编码器安装在龙门桁架机器人的导轨上，所述导轨与车辆的车厢长度方向平行；所述二维激光扫描仪和所述距离编码器组成三维激光扫描仪；

所述人机交互系统包括安全监控预警单元、上位机控制单元、用户终端和云服务器，所述用户终端与云服务器进行网络通信；所述安全监控预警单元分布在作业施工现场，对作业现场进行监控，并把监控数据反馈给智能控制系统，智能控制系统通过反馈的监控数据对作业过程进行调整；所述上位机控制单元用于提供可视化操作界面，对作业基本信息管理、作业监控以及故障和安全报警；所述用户终端作为上位机控制单元的物理载体；所述云服务器用于存储货物信息、作业报表信息、车辆信息、故障和安全报警信息；

采用所述无人装车系统装车的具体步骤为：

S1、配置货物参数

用户通过人机交互系统的可视化操作界面，录入多种不同货物的货物信息，并将货物信息保存至云服务器中；

S2、系统初始化与机械执行系统复位

作业开始前，将上位机控制单元中的作业数据初始化，并将龙门桁架机器人和拆垛机器人的机械臂置于坐标原点；

S3、车辆定位

车辆沿车辆限位装置导入指定的装车区域，用户通过上位机控制单元启动视觉感知采集系统，随后龙门桁架机器人搭载三维激光扫描仪在车辆上方水平匀速移动对车辆进行快速扫描，从而获取车辆的三维点云数据，智能控制系统中的视觉感知模块根据获取的点云数据计算车厢位置坐标、车厢长度、车厢宽度和车厢高度；

S4、计算货物垛型

智能控制系统中的装箱规划模块通过可伸缩吸盘的长度和宽度、货物的长度和宽度以及车厢的长度和宽度计算可伸缩吸盘每次需抓取的货物的数量和排列方式；

S5、计算装箱坐标

根据已经计算得到的货物垛型信息和车辆位置坐标，智能控制系统中的装箱规划模块计算待装车货物在车厢中的摆放位置坐标；

S6、拆垛，层分单箱

货物经仓储区域运输至固定的拆垛工位，拆垛机器人通过可伸缩吸盘抓取一层货物放置于拆层分单列工位，输送机将货物分成单列输送；以此循环，直至货物拆垛完毕；

S7、分拣破损货物

输送机获取单箱货物的实际重量，并与标准重量对比，当该实际重量小于标准重量时，即视货物为破损，输送机通过分流作用将货物推送至破损工位；

S8、单箱组层

输送机根据计算得到的货物垛型信息，对货物进行分流和90度转向，将规定数量的货物推送至组层工位组成一层；

S9、码垛装车

智能控制系统中的路径规划模块规划龙门桁架机器人运动路径，机械执行模块规划可伸缩吸盘的抓取指令；用户通过上位机控制单元启动龙门桁架机器人，龙门桁架机器人按照规划的路径移动并通过可伸缩吸盘抓取货物放至车厢内指定的坐标点。

2.如权利要求1所述的无人装车系统，其特征在于，所述导轨上安装有主动轮和从动轮，所述距离编码器安装在从动轮上。

3.如权利要求1或2所述的无人装车系统，其特征在于，所述作业基本信息包括车辆信息和货物信息。

4.如权利要求3所述的无人装车系统，其特征在于，所述车辆信息包括车辆类型、车厢长度、车厢宽度和车厢高度。