[發(fā)明專利]一種物料自動(dòng)搬運(yùn)控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111101880.8
• 申請(qǐng)日: 2021-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN113759853B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方線偉;李杰;張猛;張平;張程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 法蘭泰克重工股份有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 朱振德

1.一種物料自動(dòng)搬運(yùn)控制系統(tǒng)，用于控制搬運(yùn)抓斗的運(yùn)行軌跡，其特征在于，包括中控操作臺(tái)、作為通訊主站的plc主控單元、作為通訊從站的與所述主控系統(tǒng)分別連接的定位單元、物料檢測(cè)單元、路徑規(guī)劃單元、驅(qū)動(dòng)單元、防撞單元和冗余互補(bǔ)單元，所述中控操作臺(tái)與plc主控單元連接，所述plc主控單元用于接收所述中控操作臺(tái)的控制指令和所述通訊從站的請(qǐng)求信號(hào)，并按所述請(qǐng)求信號(hào)分析處理，分別對(duì)所述從站發(fā)出相應(yīng)的控制指令；

所述定位單元根據(jù)搬運(yùn)抓斗的工作位置及工作狀態(tài)，對(duì)搬運(yùn)抓斗的每個(gè)工作點(diǎn)進(jìn)行定位；

所述物料檢測(cè)單元根據(jù)不同窖池的長(zhǎng)度、寬度及高度構(gòu)建三維立體模型，對(duì)不同窖池內(nèi)推料的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)；

所述路徑規(guī)劃單元根據(jù)搬運(yùn)抓斗的位置和不同窖池中的推料情況，統(tǒng)籌規(guī)劃不同搬運(yùn)抓斗的搬運(yùn)路徑；所述路徑規(guī)劃單元結(jié)合不同窖池的內(nèi)堆料高度和抓斗的運(yùn)行距離、運(yùn)行加速度、運(yùn)行速度計(jì)算抓斗的最佳抓取路線，即計(jì)算搬運(yùn)抓斗從初始位置到完成抓料運(yùn)輸?shù)淖疃虝r(shí)間，設(shè)置所述不同窖池的內(nèi)堆料高度和抓斗的運(yùn)行距離、運(yùn)行加速度、運(yùn)行速度計(jì)算的優(yōu)先級(jí)不同，其中，所述內(nèi)堆料高度為第一優(yōu)先級(jí)、抓斗運(yùn)行距離為第二優(yōu)先級(jí)、抓斗運(yùn)行加速度為第三優(yōu)先級(jí)、抓斗運(yùn)行速度為第四優(yōu)先級(jí)，為不同的優(yōu)先級(jí)分配權(quán)重系數(shù)，所述權(quán)重系數(shù)的總和為1；

所述驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)最佳抓取路線帶動(dòng)搬運(yùn)抓斗完成抓取動(dòng)作；

所述防撞單元防止搬運(yùn)抓斗在驅(qū)動(dòng)單元帶動(dòng)的運(yùn)行過程中發(fā)生碰撞以及防止搬運(yùn)料斗與窖池和投料口之間發(fā)生碰撞；

所述冗余互補(bǔ)單元對(duì)系統(tǒng)中的定位單元、物料檢測(cè)單元、驅(qū)動(dòng)單元、防撞單元都采用雙控制冗余互補(bǔ)，相互備份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物料自動(dòng)搬運(yùn)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述定位單元根據(jù)搬運(yùn)抓斗的工作位置構(gòu)建工作區(qū)域的二維平面模型，包括窖池的位置、投料點(diǎn)的位置、固定傳送點(diǎn)的位置，所述定位單元根據(jù)搬運(yùn)抓斗的工作狀態(tài)對(duì)搬運(yùn)抓斗的水平移動(dòng)位置、升降高度、抓斗翻轉(zhuǎn)位置通過絕對(duì)值編碼器及激光測(cè)距儀進(jìn)行精確定位。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物料自動(dòng)搬運(yùn)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述物料檢測(cè)單元設(shè)置在窖池中，包括激光掃描儀和掃描行車，采用激光掃描儀進(jìn)行一維線性掃描、帶動(dòng)激光掃描儀旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)二維平面掃描、通過掃描行車帶動(dòng)激光掃描儀實(shí)現(xiàn)三維立體掃描，所述激光掃描儀對(duì)單點(diǎn)位置進(jìn)行多次測(cè)量，通過高斯分布的統(tǒng)計(jì)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再將數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物料自動(dòng)搬運(yùn)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)單元包括帶動(dòng)搬運(yùn)抓斗水平移動(dòng)的橫向滑移行車和縱向滑移行車、帶動(dòng)搬運(yùn)抓斗上下移動(dòng)的升降組件、以及帶動(dòng)搬運(yùn)抓斗抓料的翻轉(zhuǎn)組件，所述橫向滑移行車、縱向滑移行車、升降組件和翻轉(zhuǎn)組件均由PID精確控制滑移的速度和位置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物料自動(dòng)搬運(yùn)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述防撞單元包括用于檢測(cè)搬運(yùn)抓斗位置的傳感組件，包括高度傳感器和水平位置傳感器，以及用于與伸縮投料口和起重機(jī)的安全互鎖機(jī)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物料自動(dòng)搬運(yùn)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述冗余互補(bǔ)單元包括：

定位單元的冗余互補(bǔ)，包括設(shè)置激光測(cè)距儀對(duì)搬運(yùn)抓斗運(yùn)行方向的兩側(cè)同步測(cè)距，實(shí)現(xiàn)速度及位置雙重保護(hù)，及冗余保護(hù)；

物料檢測(cè)單元的冗余互補(bǔ)，在窖池設(shè)置固定的激光掃描儀，在搬運(yùn)抓斗上設(shè)置隨動(dòng)的激光掃描儀，實(shí)現(xiàn)固定的激光掃描儀和隨動(dòng)的激光掃描儀互補(bǔ)；

驅(qū)動(dòng)單元的冗余互補(bǔ)，設(shè)置條碼測(cè)距實(shí)現(xiàn)單元的精確定位，設(shè)置絕對(duì)值編碼器作為位置冗余保護(hù)；

防撞單元的冗余互補(bǔ)，設(shè)置PID精確控制搬運(yùn)抓斗位置，設(shè)置傳感組件作為防撞冗余保護(hù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物料自動(dòng)搬運(yùn)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述通信主站與各個(gè)通信從站之間采用有線通信和或無線通信的方式進(jìn)行信號(hào)的傳輸。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物料自動(dòng)搬運(yùn)控制系統(tǒng)，其特征在于：還包括設(shè)備監(jiān)測(cè)與預(yù)警單元，所述設(shè)備監(jiān)測(cè)與預(yù)警單元包括用于指示所述控制系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)工作的指示器、用于指示所述控制系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警器。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物料自動(dòng)搬運(yùn)控制系統(tǒng)，其特征在于：還包括狀態(tài)顯示單元，所述狀態(tài)顯示單元顯示搬運(yùn)抓斗的運(yùn)行路線、預(yù)設(shè)路線、行進(jìn)方向、行進(jìn)速度及搬運(yùn)抓斗的工作狀態(tài)。