给袋机下料器

  智能装车系统建设与应用（陆名伟 昆山同日工业自动化有限公司机器人装车事业部）

  袋装水泥人工装运对人体健康的危害巨大，以自动装车解决方案替代人力势在必行，因此智能装车系统应运而生。本文主要介绍了水泥厂包装车间袋装水泥智能装车系统的结构组成、功能特点、运行方式、核心技术、市场应用等情况。

  作为全球最大的水泥生产国，我国已经实现水泥生产的自动化，但在水泥厂包装车间的袋装水泥装车作业环节，目前仍采用人力方式为主，不仅效率低下，而且更严重的是会对人体造成极大危害，引发皮肤病、骨骼损伤、尘肺病等20多种疾病。据粗略统计，目前我国每年有6.4万人从事水泥装车工作，其尘肺病患病率高达20%。而据中国尘肺病农民生存状况调查报告数据显示，尘肺病的死亡率高达22%，水泥搬运工人一旦患病，不得不承受身体的痛苦、高昂的医药费和给家庭带来的打击。因此，出于效率、健康、安全等各方面因素考虑，目前水泥装车作业亟待以自动化设备取代人力。

  离线装车是指一些需要连续化生产或者有必要进行生产调峰的场所，即在没有发运订单的情况下，客户自行做包装生产并在托盘上码垛；码垛完成后存储在库内，一旦客户有订单需求，则优先对库内产品做销售。这时客户能进行整托销售，也可以对整托拆垛。产品拆垛成散袋后，通过输送线将散袋产品输送至自动装车机器人，自动装车机器人按照每个客户订单进行自动装车，装车完成后车辆驶离车道。具体应用场景，如图1所示。

  在线装车是指车辆到达装车车道后，客户启动包装机，接着进行散袋包装；散袋包装完成后通过输送线将装袋产品送到装车机器人，装车机器人按照每个客户订单进行自动装车，装车完成后车辆驶离车道。具体应用场景，如图2所示。

  智能装车系统，由自动化机械、应用软件、车辆检测系统、视频分析、收尘系统组成。机械替代人员执行高负荷的体力劳动；收尘系统保证整个装车过程中清洁无尘；软件系统是整个产品的大脑，通过数据的流动，减少人的干预，让整个产品更加智能、安全可控。其运行方式如下：货车空车到达指定区域后无需移动，智能装车系统依照订单系统推送的装车总重量并自动识别车型，然后根据车厢尺寸自动编排装车垛型，装车机自动进行成品包装装车，装车机设有红外检测和机械计数两种计数方式，预留仓储系统接口，装车完成后输出语音和屏幕提示，货车离开。由此可见，智能装车系统能从根本上实现水泥工厂的无尘化、数字化、无人化。

  图4是智能装车系统的整体技术架构，从下往上能够正常的看到，在机械上使用了13种传感器，使得每个核心部位的机械零部件的状态都实时可见可控；该系统集成了激光雷达、视频监控技术，来实现无人干预下的车辆测量和异常监控；再上层，系统通过对接工厂所有的信息化系统，来实现数据开放和数据环流；对外部系统，提供了统一接口层，以标准化的接口方便快速接入平台、集成或者被其他系统所集成；在云端，系统部署了一整套运维管控的服务，让用户都能够随时随地对工厂进行监控管理；同时，利用云端丰富的计算资源、存储资源，能够给大家提供给工厂多维度的分析报表工具，来帮助工厂实现更好的运营。

  装水泥的货车种类繁杂，包括三轮车、平板车、C型车、凹型车、半挂车、高栏板车、平板车等。面对众多车型，如采用人工测量的方式显然工作量巨大。检测系统使用了一个激光线扫雷达，可以对车辆进行全方位无死角的扫描，将扫描后的数据转换为3D点云数据，通过相应算法的计算，得到车型与车厢长、宽、高等数据，测量精度可达到5mm以内，车型覆盖了目前所有袋装水泥运输车辆的车型，这也就从另一方面代表着智能装车系统在车辆检验测试方面有很强的可复制性。3D云台测量系统的性能特点，见图5。

  工业物联网的核心是对设备数据来进行采集。故障预测系统搭载有十多种传感器，通过加装工业物联网网关，对设备及传感器上的数据来进行实时采集，采集到的数据实时上传到云端时序数据库，结合设备管理、物料管理两个模块的数据，对设备各个零部件进行实时分析；利用云端的计算资源进行历史数据的大数据计算，得到每个零部件当前的生命趋势图，对已发生故障或者即将发生故障的零部件进行及时告警通知，保证设备在不影响装车任务的情况下得到及时维护、维修。智能装车系统的运维管理平台，如图6所示。

  （5）电气控制柜具有防水、防尘结构，防护等级为IP54，配置专用电柜空调，箱内散热采用空气内循环，隔绝箱外粉尘环境，走线穿线采用“穿墙板”和航空插头，控制柜符合IP54防护标准。电气控制柜设置接地端子，控制柜的制作安装采用板前线槽走线，柜内的元件安装便于维护。控制柜内设有资料放置盒，使资料取用方便，不易集纳灰尘。从控制柜引出的配线 智能装车系统配置的电控柜具备防水、 防尘且保持箱内恒温的功能

  图12 运用光电引导技术帮助司机停车， 并在设备行程上考虑司机 停车停偏的问题

  截至目前，明度公司的智能装车系统已经服务于中国建材旗下中联、西南、南方、同力、合肥院、凯盛院、成都院、武汉院等企业，同时还与金隅冀东、华新、台泥、葛洲坝、鱼峰、上峰、峨胜等多家水泥行业头部企业建立合作伙伴关系，服务客户总计台数已达到百余台，同时该公司也与行业企业携手共同制定团体标准。日前，由明度公司牵头、4家行业企业一同制定的《袋装水泥（物料）智能装车系统》团体标准已经通过专家组评审。

  明度公司智能装车系统以经济、环保、民生为宗旨开发，这在某种程度上预示着该系统不仅关注经济效益，还注重对环境的影响和对社会的贡献。这种可持续发展的理念，对于现代企业而言很重要。总体来说，随只能技术和工业互联网发展，智能装车系统的市场需求有望持续增长。明度公司在该领域的积极探索和多个行业的应用经验，使其处于市场成熟度较高的地位，并有望在未来继续发展壮大。

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