一种取料作业过程中的防止塌料的方法技术

本发明专利技术提供一种取料作业过程中的防止塌料的方法，包括：根据悬臂回转角度和当前作业物料层的层厚计算所述悬臂基础回转速度；根据所述物料堆点云坐标计算塌料可能性，所述塌料可能性由斗轮取料面宽度坐标一定时，最高点和最低点连线的斜率角表征；根据所述斜率角与判断阈值的比较结果，对所述悬臂基础回转速度进行调节以实现实际悬臂回转速度的降低。本发明专利技术有效降低取料作业过程中发生塌料事故的风险。在塌料的易发位置，自动给出预防性动作。当离开塌料易发位置后，自动恢复正常的悬臂回转速度。

【技术实现步骤摘要】
一种取料作业过程中的防止塌料的方法
本专利技术涉及工程控制领域，具体而言，尤其涉及散料堆场的斗轮式取料机/堆取料机在取料作业时，一种先验性的防止塌料的方法。
技术介绍
目前散料料场的主要取料方式仍然依靠取料机，而其中斗轮式取料机/堆取料机的应用则更为广泛。随着料场堆取料设备的全自动化作业的普及，作业过程的安全性越来越受到全自动化供应商和料场业主的关注。在斗轮式取料机/堆取料机取料作业的工程应用中，难以避免地会出现塌料现象。轻微的塌料事故并不影响取料作业，但较为严重的塌料事故将严重降低取料作业的安全性和效率，且有可能降低取料设备的使用寿命。目前针对塌料事故的解决方法，主要分为两大类：滞后性的补偿性方法、先验性的预防性方法。对于滞后性的补偿性方法，现行通用的做法均是通过检测斗轮电机的电流或转矩(斗轮液压马达的压力值)，发现电流或转矩(压力值)异常过大后，通过PLC系统对斗轮式取料机/堆取料机进行鸣笛报警和回转降速。这种方法做到了在已经发生塌料事故后的尽快补救响应，以免塌料造成严重的作业事故(例如损坏斗轮驱动装置、取料机倾翻等)。但这种方法非常明显的缺陷即是：无法预防塌料发生。这种事故发生后再进行补救的方式，不仅无法有效保障安全作业，而且无法保障连续作业，在一定程度上降低了生产效率。对于先验性的预防性方法，工程上较少采用，但在专利《预防料堆塌方的装置》(专利号：201621165369.9)中被提及。该专利阐述了一种可以预防料堆塌方的装置。即通过在斗轮头部附近安装测距传感器，通过检测的水平距离值来判定是否有塌方的风险。但该专利所述方法仅靠水平距离值来预防塌料，未考虑上层物料的高度和倾角，这样的预防方法对于顶层物料尤其是不规则形态的顶层物料的预防效果并不够理想。这是因为，对于不规则料堆的顶层而言，表面起伏不定，即不同的回转角度均对应不同的层高值，有时某一回转角度对应的层高值较大，倾角也较大，此时单纯依靠水平测距，不能有效地规避塌料风险。因此在现行的工程应用和技术研究领域，尚无一种相对比较完善的预防塌料的方法。
技术实现思路
根据上述提出的缺少规避塌料风险手段的技术问题，而提供一种取料作业过程中的防止塌料的方法。本专利技术以有效降低塌料事故发生的风险，使料场内的取料作业更为安全可靠。本专利技术采用的技术手段如下：一种取料作业过程中的防止塌料的方法，包括：根据悬臂回转角度和当前作业物料层的层厚计算所述悬臂基础回转速度，其中所述悬臂回转角度根据斗轮机的三维坐标以及物料的点云坐标获取，所述当前作业物料层的层厚根据所述悬臂回转角度以及斗轮机的三维坐标获取；根据所述物料堆点云坐标计算塌料可能性，所述塌料可能性由斗轮取料面宽度坐标一定时，最高点和最低点连线的斜率角表征；根据所述斜率角与判断阈值的比较结果，对所述悬臂基础回转速度进行调节以实现实际悬臂回转速度的降低。较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术能够有效降低取料作业过程中发生塌料事故的风险。在塌料的易发位置，自动给出预防性动作。当离开塌料易发位置后，自动恢复正常的悬臂回转动作。这种自动化的预防塌料的方法能够在确保作业安全的基础上兼顾作业效率，迎合了料场和堆取料机的智能化发展趋势。基于上述理由本专利技术可在斗轮机系统中广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术方法流程图。图2为实施例中斜率角提取示意图。图3为实施例中塌料可能性计算流程图。图4为实施例中当前作业物料层的层厚与悬臂回转角度对应关系。图5为实施例中悬臂回转速度与悬臂回转角度对应关系。图6为实施例中取料机的防塌料装置示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。如图1所示，本专利技术提供了一种取料作业过程中的防止塌料的方法，其特征在于，包括：S1、根据悬臂回转角度和当前作业物料层的层厚计算所述悬臂基础回转速度，其中所述悬臂回转角度根据斗轮机的三维坐标以及物料堆点云坐标获取，所述当前作业物料层的层厚根据所述悬臂回转角度以及斗轮机的三维坐标获取。在此步骤中，利用前端的图像采集及处理装置采集物料堆的点云三维坐标数据，装置安装在斗轮机检修台上，其拍摄范围应尽量涵盖整个物料堆。具体的三维坐标数据的提取步骤，可参考申请号为2020104271243的中国专利，此处不再赘述。斗轮机的三维坐标也称为斗轮机的三维模型，其提取过程包括：由管理者首先确定本堆物料的分层数(比如分3层作业)，并确定当前应该作业的物料层(比如选择了最顶层进行取料作业)，那么最终就可以确定斗轮机本次作业的俯仰角度，其中俯仰角度对应斗轮机悬臂头部的高度。此时，任选一种常规的机器人三维建模方法，确定斗轮机机型的关节和轴，进行坐标变换，最终得到斗轮机悬臂前端斗轮体外缘上的最低点X的三维坐标，将点X沿斗轮体的旋转方向旋转90°，则点X的长、宽、高中每个维度的坐标均可得到一个坐标向量，再将每个维度的坐标向量沿悬臂回转方向旋转90°，则点X的每个维度的坐标向量即可变为坐标矩阵。提取3各维度的坐标矩阵构成斗轮机的三维模型。斗轮机的建模方法并不唯一，本申请实施例中采用机器人建模方法中的D-H算法进行建模计算。由于该算法为已有技术，此处不再赘述。在斗轮机的建模过程即可确定斗轮机坐标为(Xx，Yy，Zz)，即可提取其与待取料位置对应的悬臂回转角度α。根据悬臂回转角度α以及斗轮机的三维坐标获取当前作业物料层厚度H，主要包括：第①步，料场管理者根据料堆实际情况确定料堆的分层数，比如，料堆共16米，管理者确定分层数后，则每层的高度范围也就确定了，即最底层高度范围为0～5米、第二层高度范围为5～10米，最顶层高度范围为10～16米。第②步，根据料场管理者的取料意图确定当前作业层，比如确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种取料作业过程中的防止塌料的方法，其特征在于，包括：/n根据悬臂回转角度和当前作业物料层的层厚计算所述悬臂基础回转速度，其中所述悬臂回转角度根据斗轮机的三维坐标以及物料的点云坐标获取，所述当前作业物料层的层厚根据所述悬臂回转角度以及斗轮机的三维坐标获取；/n根据所述物料堆点云坐标计算塌料可能性，所述塌料可能性由斗轮取料面宽度坐标一定时，最高点和最低点连线的斜率角表征；/n根据所述斜率角与判断阈值的比较结果，对所述悬臂基础回转速度进行调节以实现实际悬臂回转速度的降低。/n

【技术特征摘要】
1.一种取料作业过程中的防止塌料的方法，其特征在于，包括：
根据悬臂回转角度和当前作业物料层的层厚计算所述悬臂基础回转速度，其中所述悬臂回转角度根据斗轮机的三维坐标以及物料的点云坐标获取，所述当前作业物料层的层厚根据所述悬臂回转角度以及斗轮机的三维坐标获取；
根据所述物料堆点云坐标计算塌料可能性，所述塌料可能性由斗轮取料面宽度坐标一定时，最高点和最低点连线的斜率角表征；
根据所述斜率角与判断阈值的比较结果，对所述悬臂基础回转速度进行调节以实现实际悬臂回转速度的降低。


2.根据权利要求1所述的取料作业过程中的防止塌料的方法，其特征在于，所述当前作业物料层的层厚根据以下步骤获取：
确定料堆所分层数；
确定当前作业层；
根据斗轮机的三维坐标中的长度坐标和宽度坐标确定物料三维点云坐标中对应于上述长度坐标和宽度坐标的点，并提取该点的高度坐标；
将该点的高度坐标与当前作业层的高度下限做差，获取当前作业物料层的层厚。


3.根据权利要求1所述的取料作业过程中的防止塌料的方法，其特征在于，所述斜率角根据以下步骤获取：
获取斗轮取料面的三维点云坐标；
确定执行宽度坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲丽丹，段继明，刘东明，段坚，王玉琳，王鹏，赵树旺，
申请(专利权)人：大连华锐重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21