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CN113321156B - 一种基于激光扫描的叉车门架防撞系统及方法 - Google Patents

一种基于激光扫描的叉车门架防撞系统及方法 Download PDF

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CN113321156B CN202010127410.8A CN202010127410A CN113321156B CN 113321156 B CN113321156 B CN 113321156B CN 202010127410 A CN202010127410 A CN 202010127410A CN 113321156 B CN113321156 B CN 113321156B
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Abstract

本发明公开了一种基于激光扫描的叉车门架防撞系统及方法，包括：激光扫描装置，安装在叉车通道上方，用于检测到进入预设告警区域的叉车的门架高度大于或等于叉车通道的高度时，发送信号到无线发送模块；无线发送模块，用于接收所述激光扫描装置发送的信号，并发送信号到无线接收模块以通知有门架高度大于或等于叉车通道的叉车驶入；无线接收模块，安装在叉车上，用于接收所述无线发送模块发送的信号，并发送信号至叉车控制器；叉车控制器，用于接收所述无线接收模块发送的信号，控制叉车减速或停车。本发明只有在叉车进入预设区域后才对叉车的门架高度进行判断，检测精度较高，不会误检测和误报警，提高了驾驶员的工作效率。

Description

一种基于激光扫描的叉车门架防撞系统及方法
技术领域
本发明涉及叉车安全行驶领域，特别是一种基于激光扫描的叉车门架防撞系统及方法。
背景技术
在当前物流仓库等行业，经常发生叉车门架的当前举升高度大于通道(卷帘门等)的高度，又由于司机自身的疏忽或者车辆行驶速度过快，从而导致叉车门架撞击通道/门的事件发生。事故发生导致的后果，轻则导致撞坏叉车门架或者门等设施，重则由于重度撞击导致车辆翻车或者货物跌落等造成人员伤亡。
现有技术往往采用UWB技术来感应叉车的位置，进而控制叉车减速，但UWB的检测精度有限(一般在±30cm)，经常会出现由于检测精度不高，导致叉车工作在防撞区域通道附近时产生误告警，叉车无法正常的叉取和放置货物，并造成叉车无法以正常速度行驶。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种基于激光扫描的叉车门架防撞系统及方法，只有在叉车进入预设区域后才对叉车的门架高度进行判断，检测精度较高，不会误检测和误报警，提高了驾驶员的工作效率。
本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明一种基于激光扫描的叉车门架防撞系统，包括：
激光扫描装置，安装在叉车通道上方，用于检测到进入预设告警区域的叉车的门架高度大于或等于叉车通道的高度时，发送信号到无线发送模块；
无线发送模块，用于接收所述激光扫描装置发送的信号，并发送信号到无线接收模块以通知有门架高度大于或等于叉车通道的叉车驶入；
无线接收模块，安装在叉车上，用于接收所述无线发送模块发送的信号，并发送信号至叉车控制器；
叉车控制器，用于接收所述无线接收模块发送的信号，控制叉车减速或停车。
优选的，所述激光扫描装置与所述无线发送模块电连接，发送给所述无线发送模块的信号为开关量信号；所述无线接收模块与所述叉车控制器电连接，发送给所述叉车控制器的信号为开关量信号。
优选的，所述叉车门架防撞系统还包括：告警装置；当所述激光扫描装置检测到进入预设告警区域的叉车的门架高度大于或等于叉车通道的高度时，发送信号到所述告警装置，所述告警装置接收到所述激光扫描装置发送的信号后，发出声音和/或光报警。
优选的，所述激光扫描装置与所述告警装置电连接，发送给所述告警装置的信号为开关量信号。
优选的，所述激光扫描装置为2D激光扫描装置。
优选的，所述预设告警区域为一个矩形区域；所述预设告警区域的宽度设置为等于叉车通道的宽度；所述预设告警区域的长度基于叉车减速距离进行设定；所述叉车减速距离等于响应距离与减速运行距离之和；所述响应距离等于所述激光扫描装置检测到门架高度大于或等于叉车通道高度到叉车开始减速的运行距离；所述减速运行距离等于叉车以最大减速度开始减速到叉车停止运行的距离。
另一方面，本发明一种基于激光扫描的叉车门架防撞方法，包括：
安装在叉车通道上方的激光扫描装置检测到进入预设告警区域的叉车的门架高度大于或等于叉车通道的高度时，发送信号到无线发送模块；
所述无线发送模块接收所述激光扫描装置发送的信号，并发送信号到无线接收模块以通知有门架高度大于或等于叉车通道的叉车驶入；
安装在叉车上的无线接收模块接收所述无线发送模块发送的信号，发送信号至叉车控制器；
叉车控制器接收所述无线接收模块发送的信号，控制叉车减速或停车。
优选的，所述叉车门架防撞方法还包括：
当所述激光扫描装置检测到进入预设告警区域的叉车的门架高度大于或等于叉车通道的高度时，发送信号到所述告警装置；
所述告警装置接收到所述激光扫描装置发送的信号后，发出声音和/或光报警。
优选的，所述激光扫描装置与所述无线发送模块电连接，发送给所述无线发送模块的信号为开关量信号；所述无线接收模块与所述叉车控制器电连接，发送给所述叉车控制器的信号为开关量信号。
优选的，所述预设告警区域为一个矩形区域；所述预设告警区域的宽度设置为等于叉车通道的宽度；所述预设告警区域的长度基于叉车减速距离进行设定；所述叉车减速距离等于响应距离与减速运行距离之和；所述响应距离等于所述激光扫描装置检测到门架高度大于或等于叉车通道高度到叉车开始减速的运行距离；所述减速运行距离等于叉车以最大减速度开始减速到叉车停止运行的距离。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明一种基于激光扫描的叉车门架防撞系统及方法，采用激光扫描装置来检测叉车的位置及叉车门架高度，由于激光扫描装置的检测精度较高，可以有效地保证即使叉车工作在叉车通道附近时，也能正常工作，不会误检测和误报警，提高了驾驶员的工作效率；与无线模块的结合使用，能够很好地解决困扰叉车用户的安全事故问题；
(2)本发明一种基于激光扫描的叉车门架防撞系统及方法，所述激光扫描装置可以根据用户叉车通道的宽度尺寸来设定保护区域(告警区域)大小范围，这样可以很好适用于复杂的用户现场通道情形，提升用户满意度。
附图说明
图1为本发明实施例的基于激光扫描的叉车门架防撞系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的叉车未进入激光扫描装置告警区域示意图；
图3为本发明实施例的叉车进入激光扫描装置告警区域示意图；
图4为本发明实施例的叉车工作在激光扫描装置告警区域附近示意图；
图5为本发明实施例的基于激光扫描的叉车门架防撞方法的流程示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参见图1所示，一方面，本发明一种基于激光扫描的叉车门架防撞系统，包括：
激光扫描装置11，安装在叉车通道14上方，用于检测到进入预设告警区域111的叉车15的门架高度大于或等于叉车通道14的高度时，发送信号到无线发送模块12；
无线发送模块12，用于接收所述激光扫描装置11发送的信号，并发送信号到无线接收模块16以通知有门架高度大于或等于叉车通道14的叉车驶入；
无线接收模块16，安装在叉车15上，用于接收所述无线发送模块12发送的信号，并发送信号至叉车控制器17；
叉车控制器17，用于接收所述无线接收模块16发送的信号，控制叉车15减速或停车。
本实施例中，所述激光扫描装置11与所述无线发送模块12电连接，发送给所述无线发送模块12的信号为开关量信号DO1。所述无线发送模块12安装在叉车通道14上方，且距离所述激光扫描装置11较近的位置。所述无线发送模块12接收到开关量信号DO1后，转换成对应的无线信号并发送给所述无线接收模块16。所述无线发送模块12包括蓝牙、Wifi、UWB等模块。所述无线接收模块16收所述无线发送模块12发送的信号后，并开关量信号DO2至电连接的叉车控制器17。
本实施例中，所述叉车门架防撞系统还包括：告警装置13，所述告警装置13安装在叉车通道14上方，且距离所述激光扫描装置11较近的位置；当所述激光扫描装置11检测到进入预设告警区域111的叉车的门架高度大于或等于叉车通道14的高度时，发送信号到所述告警装置13，所述告警装置13接收到所述激光扫描装置11发送的信号后，发出声音和/或光报警，如使用警示灯进行灯光指示和/或喇叭进行声音提示。
具体的，所述激光扫描装置11与所述告警装置13电连接，发送给所述告警装置13的信号为开关量信号DO3。
本实施例中，所述叉车门架防撞系统还包括：
电源转换模块19，用于将48V直流电压转成24V直流电压；
行驶电机18，用于驱动叉车行驶。
本实施例中，所述激光扫描装置11优选为2D激光扫描装置11。使用2D激光扫描装置11即可以实现本发明要解决的技术问题，较3D激光扫描装置11来说，可以节约成本。
本发明的2D激光扫描装置11发出的激光会周期性的扫描是否有叉车进入告警区域111，当叉车的门架高度低于叉车通道14(所述叉车通道14开设在仓库货架等区域)的高度时，不会触发任何告警和信息传递，此时叉车可以以正常速度通过叉车通道14。当叉车的门架高度大于叉车通道14的高度时，叉车一旦进入2D激光扫描装置11的告警区域111，则2D激光扫描装置11会立即激活无线发射模块发送无线信号，同时报警喇叭会响起以提醒驾驶员。叉车上的无线接收模块16会周期性的检测是否有无线发射信号，一旦检测到无线发射模块发射的无线信号，会立即传输此信号给叉车控制器17，叉车控制器17将及时的控制车辆减速和停车。
参见图2所示，为叉车未进入预设告警区域111示意图，其中叉车通道14的高度为H1，叉车的当前门架高度为H2。在这种场景下，无论当前叉车的门架高度H1大于或者小于都不会触发叉车的限速功能，叉车可以正常行驶。
同样，参见图4所示，为叉车工作在预设告警区域111附近示意图，但未进入预设告警区域111。在这种场景下，无论当前叉车的门架高度H1大于或者小于都不会触发叉车的限速功能，叉车可以正常行驶。
参见图3所示，为叉车进入预设告警区域111示意图，其中叉车通道14的高度为H1，叉车的当前门架高度为H2。在这种场景下，当H2<H1时，不会触发减速报警，叉车可以正常通过通道。当H2>＝H1时，叉车会进入2D激光所设定的告警区域111，指示灯和告警喇叭响起，同时无线发送模块12(如UWB标签)会发送减速信号给叉车上的无线接收模块16(如UWB基站)，进而控制叉车减速停车。在这种场景下，叉车控制效果如下表1所示。
表1
序号 H1(通道高度) H2(叉车当前门架高度) 叉车运行状况
1 2.5米 2.2米 无减速停车
2 2.5米 2.6米 减速停车
本实施例中，所述告警区域111的轮廓大小，可以根据现场实际叉车通道14的大小宽度以及叉车需要减速的距离等进行设定。叉车的减速距离L应依据叉车的最大运行速度Vmax、减速度a、减速时间T、叉车控制器17响应时间t1、2D激光扫描装置11的响应时间t2等进行计算。
具体的，所述叉车减速距离L等于响应距离L1与减速运行距离L2之和。所述响应距离L1等于所述激光扫描装置11检测到门架高度大于或等于叉车通道14高度到叉车开始减速的运行距离计算方式为L1＝Vmax*(t1+t2)；所述减速运行距离L2等于叉车以最大减速度开始减速到叉车停止运行的距离，计算方式为L2＝Vmax*T-1/2(aT2)。
令t1＝40ms，t2＝60ms，Vmax＝4m/s，a＝2m/s2，则可得：
减速时间：T＝Vmax/a＝2S；
L1＝Vmax*(t1+t2)＝0.4m；
L2＝Vmax*T-1/2(at2)＝4m；
可得叉车减速距离L＝L1+L2＝4.4m。
告警区域111的轮廓大小如下表2所示。
表2
Figure BDA0002394819810000051
由上表2可知，所述预设告警区域111的宽度设置为等于叉车通道14的宽度。在这种情况下，所述激光扫描装置11应安装在叉车通道14上方的正中心，以保证所述激光扫描装置11发出的激光能刚好扫描到整个叉车通道14的宽度范围，而不会扫描到叉车通道14外的区域。
参见图5所示，另一方面，本发明一种基于激光扫描的叉车门架防撞方法，包括：
安装在叉车通道上方的激光扫描装置检测到进入预设告警区域的叉车的门架高度大于或等于叉车通道的高度时，发送信号到无线发送模块；
所述无线发送模块接收所述激光扫描装置发送的信号，并发送信号到无线接收模块以通知有门架高度大于或等于叉车通道的叉车驶入；
安装在叉车上的无线接收模块接收所述无线发送模块发送的信号，发送信号至叉车控制器；
叉车控制器接收所述无线接收模块发送的信号，控制叉车减速或停车。
所述叉车门架防撞方法还包括：
当所述激光扫描装置检测到进入预设告警区域的叉车的门架高度大于或等于叉车通道的高度时，发送信号到所述告警装置；
所述告警装置接收到所述激光扫描装置发送的信号后，发出声音和/或光报警。
所述激光扫描装置与所述无线发送模块电连接，发送给所述无线发送模块的信号为开关量信号；所述无线接收模块与所述叉车控制器电连接，发送给所述叉车控制器的信号为开关量信号。
所述预设告警区域为一个矩形区域；所述预设告警区域的宽度设置为等于叉车通道的宽度；所述预设告警区域的长度基于叉车减速距离进行设定；所述叉车减速距离等于响应距离与减速运行距离之和；所述响应距离等于所述激光扫描装置检测到门架高度大于或等于叉车通道高度到叉车开始减速的运行距离；所述减速运行距离等于叉车以最大减速度开始减速到叉车停止运行的距离。
一种基于激光扫描的叉车门架防撞方法的具体实现过程与一种基于激光扫描的叉车门架防撞系统一致，本发明实施例不再重复说明。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.一种基于激光扫描的叉车门架防撞系统，其特征在于，包括：
激光扫描装置，安装在叉车通道上方，用于检测到进入预设告警区域的叉车的门架高度大于或等于叉车通道的高度时，发送信号到无线发送模块；
无线发送模块，用于接收所述激光扫描装置发送的信号，并发送信号到无线接收模块以通知有门架高度大于或等于叉车通道的叉车驶入；
无线接收模块，安装在叉车上，用于接收所述无线发送模块发送的信号，并发送信号至叉车控制器；
叉车控制器，用于接收所述无线接收模块发送的信号，控制叉车减速或停车；
所述预设告警区域为一个矩形区域；所述预设告警区域的宽度设置为等于叉车通道的宽度；所述预设告警区域的长度基于叉车减速距离进行设定；所述叉车减速距离等于响应距离与减速运行距离之和；所述响应距离等于所述激光扫描装置检测到门架高度大于或等于叉车通道高度到叉车开始减速的运行距离；所述减速运行距离等于叉车以最大减速度开始减速到叉车停止运行的距离。
2.根据权利要求1所述的基于激光扫描的叉车门架防撞系统，其特征在于，所述激光扫描装置与所述无线发送模块电连接，发送给所述无线发送模块的信号为开关量信号；所述无线接收模块与所述叉车控制器电连接，发送给所述叉车控制器的信号为开关量信号。
3.根据权利要求1所述的基于激光扫描的叉车门架防撞系统，其特征在于，还包括：告警装置；当所述激光扫描装置检测到进入预设告警区域的叉车的门架高度大于或等于叉车通道的高度时，发送信号到所述告警装置，所述告警装置接收到所述激光扫描装置发送的信号后，发出声音和/或光报警。
4.根据权利要求3所述的基于激光扫描的叉车门架防撞系统，其特征在于，所述激光扫描装置与所述告警装置电连接，发送给所述告警装置的信号为开关量信号。
5.根据权利要求1所述的基于激光扫描的叉车门架防撞系统，其特征在于，所述激光扫描装置为2D激光扫描装置。
6.一种基于激光扫描的叉车门架防撞方法，其特征在于，包括：
安装在叉车通道上方的激光扫描装置检测到进入预设告警区域的叉车的门架高度大于或等于叉车通道的高度时，发送信号到无线发送模块；
所述无线发送模块接收所述激光扫描装置发送的信号，并发送信号到无线接收模块以通知有门架高度大于或等于叉车通道的叉车驶入；
安装在叉车上的无线接收模块接收所述无线发送模块发送的信号，发送信号至叉车控制器；
叉车控制器接收所述无线接收模块发送的信号，控制叉车减速或停车；
所述预设告警区域为一个矩形区域；所述预设告警区域的宽度设置为等于叉车通道的宽度；所述预设告警区域的长度基于叉车减速距离进行设定；所述叉车减速距离等于响应距离与减速运行距离之和；所述响应距离等于所述激光扫描装置检测到门架高度大于或等于叉车通道高度到叉车开始减速的运行距离；所述减速运行距离等于叉车以最大减速度开始减速到叉车停止运行的距离。
7.根据权利要求6所述的基于激光扫描的叉车门架防撞方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述激光扫描装置检测到进入预设告警区域的叉车的门架高度大于或等于叉车通道的高度时，发送信号到告警装置；
所述告警装置接收到所述激光扫描装置发送的信号后，发出声音和/或光报警。
8.根据权利要求6所述的基于激光扫描的叉车门架防撞方法，其特征在于，所述激光扫描装置与所述无线发送模块电连接，发送给所述无线发送模块的信号为开关量信号；所述无线接收模块与所述叉车控制器电连接，发送给所述叉车控制器的信号为开关量信号。
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