棉包智能装卸系统研究

■ 马伟松 雷鹏 王智慧

〔河南京联四合棉花科技有限责任公司，河南郑州 450004〕

一、背景介绍

棉花加工主要工序包括籽棉预处理、轧花、剥绒、废料清理回收和皮棉包装等，皮棉最终被打包机包装成为符合国家标准（227kg±10kg）的棉包。目前，生产线加工完成的成包皮棉到货场的运输主要依赖人力板车和人工操作夹包车来完成。由于新疆棉区的加工时间主要在冬季，室外温度很低，依靠人力板车和人工操作夹包车进行棉包搬运，不仅运输效率不高，而且工人工作环境恶劣，其人身安全也得不到保障。因此，研制一种既能提高棉包搬运效率，又能改善工人的工作条件的高效棉包智能装卸系统，对棉花加工厂具有重要的意义。

二、设计目标

针对目前棉包从生产线到暂存区的运输和装卸过程中存在的人员参与环节多、自动化程度低的问题，设计一种棉包智能装卸装置，实现棉包的自动装卸和运输。从生产线上出来的棉包通过智能设备输送到指定暂存区简易堆垛。

三、技术方案

棉包智能装卸系统技术方案如下图1所示。棉花加工生产线把生产出的合格棉包输送到移载机构，移载机构向地面控制中心发出任务申请，地面控制中心调度空闲的智能棉包搬运小车到移载区域完成移载任务，运载棉包沿特定电子轨道到棉包货场卸货。

图1 智能棉包装卸的技术方案

四、组成部分

棉包智能装卸系统按功能由五部分组成，分别为地面控制中心、安全防护系统、智能搬运小车、智能充电站、移载机构。见图2。

图2 棉包智能装卸系统的组成

（一）地面控制中心

地面控制中心实时监控车辆状态信息，自动修复运行中的故障。控制中心可以根据棉包生产线的状态对棉包运输车进行线路规划，通过无线通讯调度车辆完成棉包的搬运。

（二）安全防护系统

安全防护系统主要包括地面标示、激光和雷达检测装置、接触式安全杠、声光报警和急停装置。智能搬运小车检测到前方2～3m有障碍物时会自动刹停；当检测到人员进入标示的安全警示区时，智能搬运小车减速运行并发出报警；当检测到人员进入危险区域时自动停车，待人员离开后自动恢复运行。

（三）智能搬运小车

智能搬运小车主要包括运动转向系统、制动系统、超声波测距装置、无线通信、自动避障机构、电池电量检测传感器和电磁方向检测装置。智能搬运小车可以按照预先设定的路线在特定环境里自动运行，在棉包生产线自动完成棉包的装载，并把棉包运输到卸货区卸下，便于后续的堆垛、运输等其他操作。

智能搬运小车车体采用合金铝型材制作，外壳采用厚度为1.0mm的304不锈钢板作为装饰。合金铝型材强度很高，密度又远低于普通钢材，所以这样的选材大大降低了车身的自重，减少了小车在工作过程中因自重造成的能耗。整车设计承重320kg，远大于一个标准棉包的重量，既保证了运输现有标准棉包的要求，又为后续升级或加装其他设备提供了一定的空间；整车采用双电机驱动，由锂电池组提供电源，既保证了动力又降低了自重，同时也方便充电。

（四）智能充电站

智能充电站（见图3）为智能搬运小车提供动力支持，充电站能通过充电刷板检测小车电池的电量，根据电池的电量和任务调度的情况选择合适的充电模式进行充电。充电过程中充电站实时检测电池的电压、电流和温度等参数，检测到故障时会发出声光报警提醒工作人员及时解决。

图3 智能充电站的组成

（五）移载机构

移载机构是棉花加工生产线和智能搬运车之间的桥梁。智能搬运小车根据地面控制中心规划的线路来到移载区待命，通过电磁检测传感器检测电磁位置信息，根据位置信息调整车体姿态使小车到达合适位置，锁定小车完成移载任务。

五、结束语

棉包智能装卸系统是集机械、电子、控制和计算机技术于一体的综合系统。棉包智能装卸技术水平的高低在一定程度上反映了我国棉花加工自动化方面的综合技术实力。该系统实现了棉包的批量智能化装卸操作，提高了棉包装卸的工作效率，解决了新疆地区冬季气候条件恶劣、作业效率低、安全风险大的问题，改变了现有作业模式，促进了我国棉花加工行业自动化水平的提高。，缩短棉花加工的周期，推动棉花加工行业的迅速发展。☆