[發(fā)明專利]一種堆場(chǎng)堆取料機(jī)與物料堆的防碰撞方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811560509.6
• 申請(qǐng)日: 2018-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109650089B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董建偉;丁健;邱良;李健;荊彥明;李海濱;賈璐;張爍;張建;蘇青;張文明;陳貴林;李子鶴;黃俊旗;趙發(fā);霍雨龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 秦皇島燕大濱沅科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): B65G65/00
• 分類號(hào): B65G65/00
• 代理公司: 石家莊中和昇知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 13145
• 代理人: 付會(huì)平

本發(fā)明公開(kāi)了一種堆場(chǎng)堆取料機(jī)與場(chǎng)垛料堆的防碰撞方法，屬于堆取料機(jī)無(wú)人化自動(dòng)控制系統(tǒng)。本發(fā)明利用3D掃描儀對(duì)物料堆進(jìn)行掃描，獲取物料堆的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行坐標(biāo)變換，在堆場(chǎng)坐標(biāo)系中建立物料堆的三維模型，利用待作業(yè)堆場(chǎng)的三維模型進(jìn)行大機(jī)的自動(dòng)作。在自動(dòng)作業(yè)的過(guò)程中，獲取與作業(yè)堆場(chǎng)的相鄰物料堆的三維模型，實(shí)時(shí)計(jì)算出堆場(chǎng)單機(jī)空間三維姿態(tài)及動(dòng)態(tài)三維模型。在一定的行走位置和俯仰角度下根據(jù)大機(jī)臂架的回轉(zhuǎn)、俯仰角度，利用防碰撞檢測(cè)方法，計(jì)算物料堆點(diǎn)云數(shù)據(jù)與大機(jī)臂架的距離，找到大機(jī)臂架的最大回轉(zhuǎn)角度，主動(dòng)避免物料堆與大機(jī)發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，使得自動(dòng)取料更加安全、高效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于堆取料機(jī)無(wú)人化自動(dòng)控制系統(tǒng)；涉及一種堆場(chǎng)堆取料機(jī)與物料堆的防碰撞方法。

背景技術(shù)

堆取料機(jī)是港口、礦山、電廠等企業(yè)運(yùn)輸煤炭、礦石的重要工具和設(shè)備。隨著無(wú)人化自動(dòng)堆取料控制技術(shù)的不斷提高，企業(yè)越來(lái)越重視無(wú)人化堆場(chǎng)中自動(dòng)作業(yè)設(shè)備的安全性，其中堆取料機(jī)與物料堆的碰撞時(shí)有發(fā)生，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了解決這一技術(shù)問(wèn)題，各散貨港口采用多種方法用于防碰撞檢測(cè)，例如拉繩檢測(cè)法(當(dāng)與物料堆接觸時(shí)，拉繩牽引碰撞開(kāi)關(guān)，輸出報(bào)警，實(shí)現(xiàn)臂架與物料堆的0.5米范圍內(nèi)檢測(cè))、微波開(kāi)關(guān)檢測(cè)法(在臂架兩側(cè)各安裝一對(duì)對(duì)射式微波開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)臂架與物料堆的1米范圍內(nèi)檢測(cè))、雷達(dá)測(cè)距檢測(cè)法(在臂架上的關(guān)鍵位置安裝高頻雷達(dá)進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)臂架與物料堆的2-15米范圍內(nèi)檢測(cè))。由于以上檢測(cè)手段大多為被動(dòng)檢測(cè)，受安裝位置、安裝精度及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響，或設(shè)備費(fèi)用較高(雷達(dá)需要多點(diǎn)布置)，并且仍然存在檢測(cè)盲區(qū)，存在碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，且后期維護(hù)難度較大，設(shè)備損壞后，其設(shè)備的維修換新成本較高。隨著港口堆取料機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)堆取料機(jī)自動(dòng)控制的關(guān)鍵就是要獲物料堆的三維模型，目前物料堆的三維模型僅用于當(dāng)前作業(yè)物料堆的自動(dòng)控制，而在堆取料機(jī)與與之相鄰物料堆之間，尚未利用三維特征的主動(dòng)檢測(cè)及避讓中使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種堆場(chǎng)堆取料機(jī)與物料堆的防碰撞方法，旨在通過(guò)三維建模技術(shù)，結(jié)合物料堆與堆取料機(jī)的三維特征，來(lái)確定堆取料機(jī)在自動(dòng)作業(yè)過(guò)程中的最大回轉(zhuǎn)角度，來(lái)達(dá)到主動(dòng)避讓的目的。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種堆場(chǎng)堆取料機(jī)與物料堆的防碰撞方法，其特征在于：其步驟如下：

在堆場(chǎng)安置堆取料機(jī)進(jìn)行堆取料作業(yè)，利用3D掃描儀獲取物料堆的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，選出與堆取料機(jī)可能發(fā)生碰撞的物料堆的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；在堆取料機(jī)所有回轉(zhuǎn)角度下，計(jì)算選出的物料堆點(diǎn)云數(shù)據(jù)與堆取料機(jī)大機(jī)臂架的垂直距離，確定出在不碰撞安全距離下的最大回轉(zhuǎn)角度；然后在實(shí)際回轉(zhuǎn)角度小于最大回轉(zhuǎn)角度的范圍內(nèi)控制堆取料機(jī)進(jìn)行堆取料作業(yè)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于，其步驟如下：

(1)利用3D掃描儀獲取物料堆的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將掃描到的數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化到堆場(chǎng)坐標(biāo)系下；

(2)在堆場(chǎng)安置堆取料機(jī)，執(zhí)行堆取料作業(yè)，選出與堆取料機(jī)可發(fā)生碰撞的物料堆的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；在堆取料機(jī)所有回轉(zhuǎn)角度下，計(jì)算選出的物料堆點(diǎn)云數(shù)據(jù)與堆取料機(jī)大機(jī)臂架的垂直距離，確定出在不碰撞安全距離下的最大回轉(zhuǎn)角度；

(3)在堆取料機(jī)移動(dòng)到指定位置進(jìn)行堆取料作業(yè)時(shí)，將大機(jī)臂架實(shí)際回轉(zhuǎn)角度與最大回轉(zhuǎn)角度對(duì)比判斷并作出碰撞規(guī)避動(dòng)作，當(dāng)實(shí)際回轉(zhuǎn)角度大于最大回轉(zhuǎn)角度，堆取料機(jī)大機(jī)臂架則自動(dòng)回轉(zhuǎn)或報(bào)警停機(jī)；否則繼續(xù)作業(yè)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于，其具體步驟如下：

步驟1：根據(jù)中控下發(fā)的堆取料作業(yè)指令，堆取料機(jī)根據(jù)指令沿軌道衡水平運(yùn)動(dòng)，到達(dá)目標(biāo)位置執(zhí)行大機(jī)臂架俯仰操作；

步驟2：從數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇相鄰物料堆的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)堆取料機(jī)的位置，大機(jī)臂架俯仰角度，計(jì)算此物料堆點(diǎn)云數(shù)據(jù)中可能與大機(jī)發(fā)生碰撞的數(shù)據(jù)與堆取料機(jī)所有回轉(zhuǎn)角度下大機(jī)臂架的垂直距離，獲到大機(jī)臂架可旋轉(zhuǎn)的最大回轉(zhuǎn)角度；