一种基于物料成像的智能抓斗起重机控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及颗粒物料处理领域，具体涉及一种基于物料成像的智能抓斗起重机控制系统及其控制方法。控制系统，包括：堆料仓、卸料仓、智能抓斗、成像装置和控制中心；所述堆料仓上方设置有进料通道和卸料闸门，所述堆料仓内的侧面设置有若干纵向排列的高度基线，其中最顶端的高度基线为料仓顶线，所述进料通道与所述卸料闸门设置在所述料仓顶线上方；所述智能抓斗包括，控制抓斗横向移动的大车、控制抓斗纵向移动的小车和控制抓斗升降的吊机和用于料堆成像的；所述智能抓斗通过成像装置实时获得堆料仓和卸料仓的图像数据，并在控制中心给出的移动路径下行动；所述成像装置包括，高度线识别器和激光扫描装置。

An intelligent grab crane control system based on material imaging and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种基于物料成像的智能抓斗起重机控制系统及其控制方法
本专利技术涉及颗粒物料处理领域，具体涉及一种基于物料成像的智能抓斗起重机控制系统及其控制方法。
技术介绍
随着经济的快速发展，大量垃圾、废钢、核废料、生物质及其它散装颗粒物需要进行无害化或再利用处理，在处理过程中需要将其通过抓斗起重机装卸到处理设备中，目前普遍采用传统的装卸工艺模式，即人工直接观察物料并采用手动操控抓斗起重机的模式。但传统的装卸模式工作效率低、人工操作劳动强度大，且长时间工作容易造成安全事故。为改变传统的装卸工艺模式、提高智能化程度、装卸效率和安全可靠性，并降低工人劳动强度，国内外许多研究机构与制造厂家越来越重视智能化抓斗起重机的研发。研究和开发智能抓斗起重机是需要利用计算图像处理技术，通过中央控制室的控制，与抓斗起重机有机结合，其目标是实现散货料场无人化装卸工艺，并在此基础上实现料场管理、中央控制、堆取料机无人控制的一体化，为了保证抓斗能够良好的运行，需要设计能够可靠获得三维动态料堆图像的系统及方法。智能抓斗起重机控制系统通过对数据进行处理并自动生成合理运行路线，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物料成像的智能抓斗起重机控制系统，其特征在于，包括：堆料仓、卸料仓、智能抓斗、成像装置和控制中心；所述堆料仓上方设置有进料通道和卸料闸门，所述堆料仓内的侧面设置有若干纵向排列的高度基线，其中最顶端的高度基线为料仓顶线，所述进料通道与所述卸料闸门设置在所述料仓顶线上方；所述智能抓斗包括，控制抓斗横向移动的大车(功率P1、速度V1)、控制抓斗纵向移动的小车(功率P2、速度V2)和控制抓斗升降的吊机和用于料堆成像的；所述智能抓斗通过成像装置实时获得堆料仓和卸料仓的图像数据，并在控制中心给出的移动路径下行动；所述成像装置包括，高度线识别器和激光扫描装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于物料成像的智能抓斗起重机控制系统，其特征在于，包括：堆料仓、卸料仓、智能抓斗、成像装置和控制中心；所述堆料仓上方设置有进料通道和卸料闸门，所述堆料仓内的侧面设置有若干纵向排列的高度基线，其中最顶端的高度基线为料仓顶线，所述进料通道与所述卸料闸门设置在所述料仓顶线上方；所述智能抓斗包括，控制抓斗横向移动的大车(功率P1、速度V1)、控制抓斗纵向移动的小车(功率P2、速度V2)和控制抓斗升降的吊机和用于料堆成像的；所述智能抓斗通过成像装置实时获得堆料仓和卸料仓的图像数据，并在控制中心给出的移动路径下行动；所述成像装置包括，高度线识别器和激光扫描装置。


2.根据权利要求1所述的一种基于物料成像的智能抓斗起重机控制系统，其特征在于，所述高度基线设置有反光面，所述料仓顶线自堆料仓侧面向内突起形成顶线凸台。


3.一种基于物料成像的智能抓斗起重机控制方法，其特征在于，采用上述控制系统并包括以下实施步骤：
S1、建立坐标系，设定抓取边界和堆放边界，所述抓取边界为堆料仓堆料区域，所述堆放边界为卸料仓堆料区域；
S2、堆料仓成像：当物料从进料通道卸料完毕后，卸料闸门后，通过成像装置扫描获得堆料仓内料堆的网格图形数据，每个网格点记录坐标(x，y，z)，其中x为横轴距离、y为纵轴距离、z为高度数据；
S3、提取料堆顶、峰点坐标：根据网格数据提取料堆顶点D的位置坐标(xd，yd，zd)，其中zd为料堆顶点高度数据；根据网格数据以及顶点高度选出若干料堆峰值点Fi坐标(xfi，yfi，zfi)，其中0.9*zd≤zfi≤zd，i为自然数；
S4、料堆分层：以堆料仓深度方向自下而上进行分层，底层为堆料层、中层为节能清理层、顶层为高速清理层；
S5、模式选择：根据控制中心指令选择操作模式，操作模式包括：停机模式、节能模式和高速模式，处于停机模式时，大车、小车和吊机均不工作，成像装置设定间隔时间扫描刷新堆料仓图像；处于节能模式和高速模式时，大车、小车和吊机在控制中心控制下沿计算出的路径行动，成像装置在每次结束抓取操作后扫描刷新堆料仓图像，成像装置在每次结束堆放操作后扫描刷新卸料仓图像；
S6、计算路径：根据步骤S5选择的模式，采用不同的算法计算路径；
S7、路径计算完毕后，根据计算结果控制抓斗进行移动抓放物料。


4.根据权利要求1所述的一种基于物料成像的智能抓斗起重机控制方法，其特征在于，所述步骤S2成像的具体步骤包括：1、图像成型：使用激光扫描装置获取包含有料仓顶线图像的料堆顶部曲面图像，通过高度线识别器获得料堆顶部曲面所在的高度数据2、数据网格化：在数据处理中心剔除边界外的图像，将剩下的料堆顶部曲面图像网格化，为每个网格记录位置坐标数据，得到基础料堆网格数据A；3、间隔一段时间T后，重复步骤S3-S4，得到验证料堆网格数据B，将基础料堆网格数据A与验证料堆网格数据B进行比对，计算出相似度P；4、若相似度P大于等于设定值Px，则验证通过；若相似度P小于设定值Px，则验证失败，删除基础料堆网格数据A，并将验证料堆网格数据B写入基础料堆网格数据A，重复步骤S5，获取新的验证料堆网格数据B，进行再次比对，直到验证通过为止；5、验证通过后，将基础料堆网格数据A与验证料堆网格数据B进行叠加处理，得到最终网格数据C。


5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：成新民，武江瑞，李兵，
申请(专利权)人：湖州师范学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33