[發明專利]一種用于刮板取料機的取料控制系統及取料方法

有效

• 申請號: 202011062132.9
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112141734B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 向召洋;聞宇;王浩;王節亮;朱曉航;閆成彥
• 申請（專利權）人: 大連華銳重工集團股份有限公司
• 主分類號: B65G65/00
• 分類號: B65G65/00;B65G65/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李馨

1.一種用于刮板取料機取料作業的控制系統，其特征在于，包括：設置于刮板取料機本體上的取料機測控子系統、設置于卸料車本體上的卸料車測控子系統以及設置于中控室的中央控制系統，所述取料機測控子系統及卸料車測控子系統均與所述中央控制系統通信連接；

所述取料機測控子系統包括取料機點云數據采集設備、取料機數據融合設備、取料機姿態采集設備以及取料機PLC控制系統，所述取料機點云數據采集設備用于從刮板取料機一側提取第一料堆外輪廓數據，并將提取的數據發送至取料機數據融合設備處理后生成料堆表面的第一點云坐標，所述取料機姿態采集設備用于采集取料機的姿態數據，并發送至取料機PLC控制系統；

所述卸料車測控子系統包括卸料車點云數據采集設備、卸料車數據融合設備、卸料車位置采集設備以及卸料車PLC控制系統，所述卸料車點云數據采集設備用于從卸料車一側提取第二料堆外輪廓數據，并將提取的數據發送至卸料車數據融合設備處理后生成料堆表面的第二點云坐標，所述卸料車位置采集設備用于采集卸料車的位置數據，并發送至卸料車PLC控制系統；

所述中央控制系統包括圖像處理服務器、策略執行服務器以及中控室PLC控制系統，所述圖像處理服務器用于接收料堆表面的第一點云坐標和料堆表面的第二點云坐標，并對二者進行融合處理后生成料堆的三維點云數據，進行料堆的三維成像顯示，所述策略執行服務器接收接收管理系統下發的調度指令、作業指令以及作業參數，結合料堆的三維點云數據，生成控制指令發送至中控室PLC控制系統，并經由所述中控室PLC控制系統分別下達至取料機PLC控制系統和卸料車PLC控制系統。

2.根據權利要求1所述的用于刮板取料機取料作業的控制系統，其特征在于，所述取料機點云數據采集設備設置于刮板取料機大臂平臺，隨取料機一起移動；所述卸料車點云數據采集設備設置于卸料車上，隨卸料車一起移動。

3.根據權利要求2所述的用于刮板取料機取料作業的控制系統，其特征在于，所述取料機點云數據采集設備和卸料車點云數據采集設備采用3維激光掃描儀。

4.根據權利要求2所述的用于刮板取料機取料作業的控制系統，其特征在于，所述取料機點云數據采集設備采用2維激光掃描儀搭載旋轉云臺，所述取料機數據融合設備將取料機點云數據采集設備采集的2維點云數據和云臺旋轉角度數據進行融合計算，使計算結果為能夠反映料場表面的第一點云坐標；

所述卸料車點云數據采集設備采用2維激光掃描儀搭載旋轉云臺，所述卸料車數據融合設備將卸料車點云數據采集設備采集的2維點云數據和云臺旋轉角度數據進行融合計算，使計算結果為能夠反映料場表面的第二點云坐標。

5.根據權利要求4所述的用于刮板取料機取料作業的控制系統，其特征在于，所述第一點云坐標和第二點云坐標均為歐幾里德坐標空間下的三維坐標。

6.根據權利要求1所述的用于刮板取料機取料作業的控制系統，其特征在于，所述圖像處理服務器還用于進行點云數據的壓縮存儲，以便進行物料統計分析和歷史數據查詢。

7.根據權利要求1所述的用于刮板取料機取料作業的控制系統，其特征在于，所述取料機姿態采集設備包括電磁式位置檢測母線、編碼器、傾角儀，分別用于對取料機的走行位置和俯仰角度進行實時測量。

8.根據權利要求7所述的用于刮板取料機取料作業的控制系統，其特征在于，所述取料機姿態采集設備還包括用于校驗的編碼器或RFID設備。

9.一種基于權利要求1所述系統的取料方法，其特征在于，包括：

由取料機點云數據采集設備采集料堆外表面的第一點云數據，將采集到的數據傳輸到取料機數據融合設備中，進行融合算法形成三維點云數據，并傳輸到圖像處理服務器中，同時由卸料車點云數據采集設備采集料堆外表面的第二點云數據，將采集到的數據傳輸到卸料車數據融合設備中，進行融合算法形成三維點云數據，并傳輸到圖像處理服務器中；

圖像處理服務器根據接收的第一點云數據和第二電源數據，進行料場的三維成像顯示、歷史數據查詢和料場數據統計；

由取料機姿態采集設備檢測取料機的走行位置、俯仰角度、拉力值的實時信息，將這些信息通過無線或者有線方式由中控PLC系統傳輸到策略執行服務器中；

策略執行服務器根據接受的上層管理系統發來的調度指令和作業指令，明確取料種類、取料重量、取料料流信息，同時也接受操作工人輸入的作業參數；

策略執行服務器從圖像處理服務器中讀取取料范圍內的三維點云數據，通過三角重構算法建立料堆的三維模型，提取三維模型中料堆的最高點曲線和底邊邊緣曲線，計算料堆坡度角、料堆體積參數；

策略執行服務器根據最高點曲線和底邊邊緣曲線計算出刮板取料機進行平料的刮板傾斜角、平料起點和平料終點，同時，策略執行服務器根據料堆坡度角、料堆體積計算出刮板取料機進行取料的取料流量、取料機俯仰角度、取料起點和取料終點；

由策略執行服務器生成取料作業的動作指令，并通過中控PLC系統下達給取料機PLC控制系統，取料機PLC控制系統進而控制各機構驅動裝置執行動作。