本发明属于物料装载技术领域，具体涉及一种定量装车系统及其半自动装车方法。
背景技术：
目前灰和渣运输方式采用货运方式，装车方式为半自动模式。装车过程为通过控制室操作人员操控装车软件，同时需要操作人员通过对讲方式指挥地面人员，地面人员再指挥货车司机前后移动车辆，最终达到装满货车的目的。
而在粉体物料装载工况下，即便有喷雾等降尘处理，但是粉尘和喷雾混杂，严重影响指挥人员与操作人员的视线，在现有半自动装车模式下，需要大量的人工，工作人员在粉装车间大量粉尘吸入，影响身体健康，同时装车效率低下。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，解决装载量精确计量、减少人员工作量的技术问题，本发明提供一种定量装车系统及其半自动装车方法，实现装车的精确化、智能化。
本发明通过以下技术方案予以实现。
一种定量装车系统，它包括灰库、渣库、激光射灯、流量传感器、编码器、叶轮给料机和定量装车控制系统，其中：
沿装载车的行驶方向首尾相接设置有若干装载区，装载区的起始位置处设置有ic卡读卡器，灰库和渣库间隔设置于装载区的上方，相临装载区之间设置有悬臂架，悬臂架上挂装有显示模块和停车标识牌，装载区的一侧侧边上根据不同装载车型号的轴距设置若干组激光射灯，装载区的一侧与激光射灯位置对应处设置有激光信号接收装置；
所述灰库和渣库均包括料斗、进料溜管和排料溜管，进料溜管和排料溜管均与料斗连通，排料溜管设置于对应装载区的上方；进料溜管的入口处设置有进料叶轮给料机，进料叶轮给料机上安装有进料编码器，进料溜管的出口处设置有第一排料控制阀，第一排料控制阀与进料叶轮给料机之间的进料溜管上安装有进料流量传感器；所述排料溜管的出口处设置有排料叶轮给料机，排料叶轮给料机上安装有出料编码器，排料溜管的入口处设置有第二排料控制阀，第二排料控制阀与排料叶轮给料机之间的排料溜管上安装有排料流量传感器；
所述定量装车控制系统包括plc控制器，plc控制器与存储模块电连接，存储模块中预先存储不同装载车型号的信息，ic卡读卡器的信号输出端、激光信号接收装置的信号输出端、编码器的信号输出端、流量传感器的信号输出端分别与plc控制器的信号输入端电连接，plc控制器的控制信号输出端分别与排料阀的信号输入端、显示模块的信号输入端、声光提示模块的信号输入端、停车标识牌的信号输入端电连接。
进一步地，沿装载车的驶入方向和驶出方向均设置有若干装载区。
进一步地，所述渣库的进料溜管的入口和排料溜管的出口均未安装叶轮给料机，进料溜管的入口处设置为震动给料机。
进一步地，所述装载车型号信息包括装载车马槽的尺寸、前后车轮间轴距与荷载量。
进一步地，所述显示模块和声光提示模块均设置于停车标识牌上。
进一步地，所述流量传感器为型号为llj24v01的固体流量计，所述编码器为型号为e6b2-cwz5b的编码器，所述ic卡读卡器为型号为ic-10mr/w的读卡器，所述显示模块为型号为wlled01的led显示屏，所述声光提示模块包括型号为yz485的高音喇叭、型号为yz485的语音功放和led灯珠阵列。
一种定量装车系统的半自动装车方法，包括以下步骤：
s1、装载车驶入装载区的起始位置处，装载车熄火，驾驶员持记载有装载车型号信息的ic卡手动在ic卡读卡器识别范围内刷卡，启动定量装车系统；
s2、ic卡读卡器上设置的ic卡传感器将ic卡中记载的装载车型号信息传递至plc控制器中，plc控制器调取存储模块中预先存储的装载车马槽的尺寸、前后车轮间轴距与荷载量数据与ic卡中记载的装载车型号信息进行比对，分别分配对应装载区内的预定荷载量，同时plc控制器控制装载车轴距位置处对应的激光射灯和对应的激光信号接收装置启动；
s3、驾驶员驾驶装载车驶入装载区，当装载车的前后车轮同时阻断装载区内激光射灯发射的激光后，即前后车轮位置处对应的激光信号接收装置均未接收到激光，激光信号接收装置将装载车进入装载区并处于待装载状态的信号传输至plc控制器中，plc控制器控制该装载区区间内的声光提示模块、显示模块、停车标识牌、流量传感器、编码器、排料控制阀、叶轮给料机同时启动，定量装车控制系统依次执行以下步骤：
s31、plc控制器控制停车标识牌和显示模块启动，停车标识牌提示驾驶员驾驶装载车熄火；
s33、plc控制器控制声光提示模块启动，声光提示装载车处于装载状态；
s34、plc控制器控制流量传感器、编码器、叶轮给料机同时启动，plc控制器控制排料控制阀开启，叶轮给料机运输待装车的灰库或者渣库依次经过进料溜管、料斗和排料溜管落入装载车的马槽中，编码器实时将叶轮给料机的运行数据通过plc控制器传输至计算模块，计算模块包括ai模块和ad模块，其控制算法为pid控制算法，流量传感器实时将物料流动的运行数据通过plc控制器传输至计算模块，计算模块通过分析计算编码器和流量传感器输入的数据，确定实时装载量，并将实时装载量信号输入plc控制器，然后plc控制器将实时装载量通过显示模块输出；
s4、当步骤s34中的实时装载量与步骤s1中确定的本装载区中预定荷载量相等时，plc控制器依次执行以下步骤：
s41、plc控制器控制本装载区内的排料控制阀关闭，流量传感器、编码器、叶轮给料机停止，本装载区装载动作结束；
s42、plc控制器控制停车标识牌提示驾驶员驾驶装载车启动，plc控制器控制声光提示模块提示装载车进入下一装载区；
s5、重复上述步骤s3~s4，装载车在停车标识牌、显示模块和声光提示模块引导下依次沿若干装载区行驶，最终完成定量装车，驾驶员驾驶装载车驶离装载区。
进一步地，当前一辆装载车驶离第一块装载区后，后一辆装载车即可驶入第一块装载区。
进一步地，当最后一辆装载车的驾驶员驾驶装载车驶离开装载区后重新行驶至起始位置附近，装载车熄火，驾驶员持ic卡再次手动在ic卡读卡器的识别范围内刷卡，plc控制器控制激光射灯、激光信号接收装置、停车标识牌、显示模块和声光提示模块关闭。
进一步地，在所述步骤s42中，plc控制器与延时控制模块电性连接，当plc控制器控制排料控制阀关闭后，延时控制模块延时预定时间后plc控制器控制停车标识牌和声光提示模块工作。
进一步地，plc控制器与无线传输模块电性连接，无线传输模块将plc控制器中的装载信息实时传递至后台服务终端或者移动接收终端。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
（1）、新增流量传感器：在输送物料的溜管上增加流量传感器，起到装车量实时计量的功能，达到按车型定量装车功能；
（2）、新增叶轮给料机编码器：在原有叶轮给料机上新增加编码器，起到辅助装车量实时计量功能，辅助达到按车型定量装车功能。
总之，本发明提高了装车效率、减少了人工工作量，提高了经济效益。
附图说明
图1为本发明整体主视结构示意图。
图2为装载区俯视结构示意图。
图3为装载区局部放大结构示意图。
图4为plc控制器连接框图。
图中，1为灰库，2为渣库，3为激光射灯，4为装载区，5为ic卡读卡器，6为悬臂架，7为停车标识牌，8为通激光信号接收装置，9为进料溜管，10为排料溜管，111为进料叶轮给料机，112为进料编码器，121为排料叶轮给料机，122为出料编码器，13为进料流量传感器，14为第一排料控制阀，15为第二排料控制阀，16为排料流量传感器，17为震动给料机。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例均按照常规实验条件。另外，对于本领域技术人员而言，在不偏离本发明的实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
如图1和图2所示的一种定量装车系统，它包括灰库1、渣库2、激光射灯3、流量传感器、编码器、叶轮给料机和定量装车控制系统，其中：
沿装载车的行驶方向首尾相接设置有若干装载区4，装载区4的起始位置处设置有ic卡读卡器5，灰库1和渣库2间隔设置于装载区4的上方，相临装载区4之间设置有悬臂架6，悬臂架6上挂装有显示模块和停车标识牌7，装载区4的一侧侧边上根据不同装载车型号的轴距设置若干组激光射灯3，装载区4的一侧与激光射灯3位置对应处设置有激光信号接收装置8；
所述灰库1和渣库2均包括料斗、进料溜管9和排料溜管10，进料溜管9和排料溜管10均与料斗连通，排料溜管10设置于对应装载区4的上方；进料溜管9的入口处设置有进料叶轮给料机111，进料叶轮给料机111上安装有进料编码器112，进料溜管9的出口处设置有第一排料控制阀14，第一排料控制阀14与进料叶轮给料机111之间的进料溜管9上安装有进料流量传感器13；所述排料溜管10的出口处设置有排料叶轮给料机121，排料叶轮给料机121上安装有出料编码器122，排料溜管10的入口处设置有第二排料控制阀15，第二排料控制阀15与排料叶轮给料机121之间的排料溜管10上安装有排料流量传感器16；
所述定量装车控制系统包括plc控制器，plc控制器由欧姆龙公司生产，plc控制器与存储模块电连接，存储模块中预先存储不同装载车型号的信息，ic卡读卡器的信号输出端、激光信号接收装置的信号输出端、编码器的信号输出端、流量传感器的信号输出端分别与plc控制器的信号输入端电连接，plc控制器的控制信号输出端分别与排料阀的信号输入端、显示模块的信号输入端、声光提示模块的信号输入端、停车标识牌的信号输入端电连接。
进一步地，沿装载车的驶入方向和驶出方向均设置有若干装载区4。
进一步地，所述渣库2的进料溜管9的入口和排料溜管10的出口均未安装叶轮给料机，进料溜管的入口处设置为震动给料机17。
进一步地，所述装载车型号信息包括装载车马槽的尺寸、前后车轮间轴距与荷载量。
进一步地，所述流量传感器为型号为llj24v01的固体流量计，所述编码器为型号为e6b2-cwz5b的编码器，所述ic卡读卡器5为型号为ic-10mr/w的读卡器，所述显示模块为型号为wlled01的led显示屏，所述声光提示模块包括型号为yz485的高音喇叭、型号为yz485的语音功放和led灯珠阵列。
进一步地，所述显示模块和声光提示模块均设置于停车标识牌7上。
一种定量装车系统的半自动装车方法，包括以下步骤：
s1、装载车驶入装载区4的起始位置处，装载车熄火，驾驶员持记载有装载车型号信息的ic卡手动在ic卡读卡器识别范围内刷卡，启动定量装车系统；
s2、ic卡读卡器上设置的ic卡传感器将ic卡中记载的装载车型号信息传递至plc控制器中，plc控制器调取存储模块中预先存储的装载车马槽的尺寸、前后车轮间轴距与荷载量数据与ic卡中记载的装载车型号信息进行比对，分别分配对应装载区内的预定荷载量，同时plc控制器控制装载车轴距位置处对应的激光射灯3和对应的激光信号接收装置8启动；
s3、驾驶员驾驶装载车驶入装载区4，当装载车的前后车轮同时阻断装载区内激光射灯3发射的激光后，即前后车轮位置处对应的激光信号接收装置8均未接收到激光，激光信号接收装置8将装载车进入装载区4并处于待装载状态的信号传输至plc控制器中，plc控制器控制该装载区4区间内的声光提示模块、显示模块、停车标识牌、流量传感器、编码器、排料控制阀、叶轮给料机同时启动，定量装车控制系统依次执行以下步骤：
s31、plc控制器控制停车标识牌7和显示模块启动，停车标识牌7提示驾驶员驾驶装载车熄火；
s33、plc控制器控制声光提示模块启动，声光提示装载车处于装载状态；
s34、plc控制器控制流量传感器、编码器、叶轮给料机同时启动，plc控制器控制排料控制阀开启，叶轮给料机运输待装车的灰库1或者渣库2依次经过进料溜管9、料斗和排料溜管10落入装载车的马槽中，编码器实时将叶轮给料机的运行数据通过plc控制器传输至计算模块，计算模块包括ai模块和ad模块，其控制算法为pid控制算法，流量传感器实时将物料流动的运行数据通过plc控制器传输至计算模块，计算模块通过分析计算编码器和流量传感器输入的数据，确定实时装载量，并将实时装载量信号输入plc控制器，然后plc控制器将实时装载量通过显示模块输出；
s4、当步骤s34中的实时装载量与步骤s1中确定的本装载区4中预定荷载量相等时，plc控制器依次执行以下步骤：
s41、plc控制器控制本装载区4内的排料控制阀关闭，流量传感器、编码器、叶轮给料机停止，本装载区装载动作结束；
s42、plc控制器控制停车标识牌提示驾驶员驾驶装载车启动，plc控制器控制声光提示模块提示装载车进入下一装载区4；
s5、重复上述步骤s3~s4，装载车在停车标识牌7、显示模块和声光提示模块引导下依次沿若干装载区4行驶，最终完成定量装车，驾驶员驾驶装载车驶离装载区4。
进一步地，当前一辆装载车驶离第一块装载区后，后一辆装载车即可驶入第一块装载区。
进一步地，当最后一辆装载车的驾驶员驾驶装载车驶离开装载区4后重新行驶至起始位置附近，装载车熄火，驾驶员持ic卡再次手动在ic卡读卡器5的识别范围内刷卡，plc控制器控制激光射灯3、激光信号接收装置8、停车标识牌7、显示模块和声光提示模块关闭。
进一步地，在所述步骤s42中，plc控制器与延时控制模块电性连接，当plc控制器控制排料控制阀关闭后，延时控制模块延时预定时间后plc控制器控制停车标识牌和声光提示模块工作。
进一步地，plc控制器与无线传输模块电性连接，无线传输模块将plc控制器中的装载信息实时传递至后台服务终端或者移动接收终端。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
1.一种定量装车系统，它包括灰库（1）、渣库（2）、激光射灯（3）、流量传感器、编码器、叶轮给料机和定量装车控制系统，其特征在于：
沿装载车的行驶方向首尾相接设置有若干装载区（4），装载区（4）的起始位置处设置有ic卡读卡器（5），灰库（1）和渣库（2）间隔设置于装载区（4）的上方，相临装载区（4）之间设置有悬臂架（6），悬臂架（6）上挂装有显示模块和停车标识牌（7），装载区（4）的一侧侧边上根据不同装载车型号的轴距设置若干组激光射灯（3），装载区（4）的一侧与激光射灯（3）位置对应处设置有激光信号接收装置（8）；
所述灰库（1）和渣库（2）均包括料斗、进料溜管（9）和排料溜管（10），进料溜管（9）和排料溜管（10）均与料斗连通，排料溜管（10）设置于对应装载区（4）的上方；进料溜管（9）的入口处设置有进料叶轮给料机（111），进料叶轮给料机（111）上安装有进料编码器（112），进料溜管（9）的出口处设置有第一排料控制阀（14），第一排料控制阀（14）与进料叶轮给料机（111）之间的进料溜管（9）上安装有进料流量传感器（13）；所述排料溜管（10）的出口处设置有排料叶轮给料机（121），排料叶轮给料机（121）上安装有出料编码器（122），排料溜管（10）的入口处设置有第二排料控制阀（15），第二排料控制阀（15）与排料叶轮给料机（121）之间的排料溜管（10）上安装有排料流量传感器（16）；
所述定量装车控制系统包括plc控制器，plc控制器与存储模块电连接，存储模块中预先存储不同装载车型号的信息，ic卡读卡器的信号输出端、激光信号接收装置的信号输出端、编码器的信号输出端、流量传感器的信号输出端分别与plc控制器的信号输入端电连接，plc控制器的控制信号输出端分别与排料阀的信号输入端、显示模块的信号输入端、声光提示模块的信号输入端、停车标识牌的信号输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种定量装车系统，其特征在于：沿装载车的驶入方向和驶出方向均设置有若干装载区（4）。
3.根据权利要求1所述的一种定量装车系统，其特征在于：所述渣库（2）的进料溜管（9）的入口和排料溜管（10）的出口均未安装叶轮给料机，进料溜管的入口处设置为震动给料机（17）。
4.根据权利要求1所述的一种定量装车系统，其特征在于：所述装载车型号信息包括装载车马槽的尺寸、前后车轮间轴距与荷载量。
5.根据权利要求1所述的一种定量装车系统，其特征在于：所述显示模块和声光提示模块均设置于停车标识牌（7）上。
6.如权利要求1所述的一种定量装车系统的半自动装车方法，其特征在于包括以下步骤：
s1、装载车驶入装载区（4）的起始位置处，装载车熄火，驾驶员持记载有装载车型号信息的ic卡手动在ic卡读卡器识别范围内刷卡，启动定量装车系统；
s2、ic卡读卡器上设置的ic卡传感器将ic卡中记载的装载车型号信息传递至plc控制器中，plc控制器调取存储模块中预先存储的装载车马槽的尺寸、前后车轮间轴距与荷载量数据与ic卡中记载的装载车型号信息进行比对，分别分配对应装载区内的预定荷载量，同时plc控制器控制装载车轴距位置处对应的激光射灯（3）和对应的激光信号接收装置（8）启动；
s3、驾驶员驾驶装载车驶入装载区（4），当装载车的前后车轮同时阻断装载区内激光射灯（3）发射的激光后，即前后车轮位置处对应的激光信号接收装置（8）均未接收到激光，激光信号接收装置（8）将装载车进入装载区（4）并处于待装载状态的信号传输至plc控制器中，plc控制器控制该装载区（4）区间内的声光提示模块、显示模块、停车标识牌、流量传感器、编码器、排料控制阀、叶轮给料机同时启动，定量装车控制系统依次执行以下步骤：
s31、plc控制器控制停车标识牌（7）和显示模块启动，停车标识牌（7）提示驾驶员驾驶装载车熄火；
s33、plc控制器控制声光提示模块启动，声光提示装载车处于装载状态；
s34、plc控制器控制流量传感器、编码器、叶轮给料机同时启动，plc控制器控制排料控制阀开启，叶轮给料机运输待装车的灰库（1）或者渣库（2）依次经过进料溜管（9）、料斗和排料溜管（10）落入装载车的马槽中，编码器实时将叶轮给料机的运行数据通过plc控制器传输至计算模块，流量传感器实时将物料流动的运行数据通过plc控制器传输至计算模块，计算模块通过分析计算编码器和流量传感器输入的数据，确定实时装载量，并将实时装载量信号输入plc控制器，然后plc控制器将实时装载量通过显示模块输出；
s4、当步骤s34中的实时装载量与步骤s1中确定的本装载区（4）中预定荷载量相等时，plc控制器依次执行以下步骤：
s41、plc控制器控制本装载区（4）内的排料控制阀关闭，流量传感器、编码器、叶轮给料机停止，本装载区装载动作结束；
s42、plc控制器控制停车标识牌提示驾驶员驾驶装载车启动，plc控制器控制声光提示模块提示装载车进入下一装载区（4）；
s5、重复上述步骤s3~s4，装载车在停车标识牌（7）、显示模块和声光提示模块引导下依次沿若干装载区（4）行驶，最终完成定量装车，驾驶员驾驶装载车驶离装载区（4）。
7.根据权利要求6所述的一种定量装车系统的半自动装车方法，其特征在于：当前一辆装载车驶离第一块装载区后，后一辆装载车即可驶入第一块装载区。
8.根据权利要求6所述的一种定量装车系统的半自动装车方法，其特征在于：当最后一辆装载车的驾驶员驾驶装载车驶离开装载区（4）后重新行驶至起始位置附近，装载车熄火，驾驶员持ic卡再次手动在ic卡读卡器（5）的识别范围内刷卡，plc控制器控制激光射灯（3）、激光信号接收装置（8）、停车标识牌（7）、显示模块和声光提示模块关闭。
9.根据权利要求6所述的一种粉体物料定量装车系统的自动装车方法，其特征在于：在所述步骤s42中，plc控制器与延时控制模块电性连接，当plc控制器控制排料控制阀关闭后，延时控制模块延时预定时间后plc控制器控制停车标识牌和声光提示模块工作。
10.根据权利要求6所述的一种粉体物料定量装车系统的自动装车方法，其特征在于：plc控制器与无线传输模块电性连接，无线传输模块将plc控制器中的装载信息实时传递至后台服务终端或者移动接收终端。
技术总结