一种抛斗抓取物料的方法技术

本发明专利技术公开了一种抛斗抓取物料的方法，利用激光雷达，实时扫描获取被测钢丝绳所在位置扇区的一帧数据；遍历一帧数据中的所有采样点数据，筛选出被测钢丝绳的有效采样点；计算有效采样点的角度值；记录有效采样点对应的采样距离；结合激光雷达与被测钢丝绳之间的位置关系，计算被测钢丝绳当前方向与水平或垂直方向的实际夹角；计算抓斗与目标物料的实际距离，通过判断抓斗的起升机构是否需要达到满速，选取对应系统模型计算抓斗到目标物料的下放时间；根据上述实际夹角和下放时间，实现控制抓斗抓取目标物料；通过该方法解决了由于门机变幅行程难以达到货船船舱边缘、或暗舱过大时门机抓斗无法抓取的问题，实现抛斗抓取行程盲区内物料的目的。内物料的目的。内物料的目的。

A method of grabbing materials with throwing bucket

【技术实现步骤摘要】
一种抛斗抓取物料的方法


[0001]本专利技术属于机械运动控制
，特别是一种抛斗抓取物料的方法。

技术介绍

[0002]门式卸船机在卸船时，通常会遇到由于门机变幅行程难以达到货船船舱边缘、或暗舱过大时门机抓斗无法抓取的问题。此时通常需要吊放推车进入船舱内部，利用推车将物料推送至变幅行程内抓斗可以抓取的位置，再由司机进行抓取转运作业。此过程费时费力，效率低下，且舱内推送物料的推车司机也有一定安全风险。
[0003]因此，如何解决由于门机变幅行程难以达到货船船舱边缘、或暗舱过大时门机抓斗无法抓取的问题，实现抛斗抓取盲区内的物料，成为当前研究的关键问题。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术提供一种至少解决上述部分技术问题的一种抛斗抓取物料的方法，通过该方法解决了由于门机变幅行程难以达到货船船舱边缘、或暗舱过大时门机抓斗无法抓取的问题，实现抛斗抓取盲区内的物料。
[0005]本专利技术实施例提供了一种抛斗抓取物料的方法，包括：
[0006]S1、利用激光雷达，实时扫描获取被测钢丝绳所在位置扇区的一帧数据；所述钢丝绳用于牵引抓斗；
[0007]S2、遍历所述一帧数据中的所有采样点数据，从中筛选出所述被测钢丝绳的有效采样点；计算所述有效采样点的角度值；记录所述有效采样点所对应的采样距离；
[0008]S3、根据所述有效采样点的角度值，以及所述有效采样点所对应的采样距离，结合所述激光雷达与所述被测钢丝绳之间的位置关系，计算所述被测钢丝绳当前方向与水平或垂直方向的实际夹角；
[0009]S4、计算所述抓斗与目标物料的实际距离，根据所述实际距离判断所述抓斗的起升机构是否需要达到满速，从而选取对应系统模型计算所述抓斗到所述目标物料的下放时间；
[0010]S5、根据所述被测钢丝绳当前方向与水平或垂直方向的实际夹角，依据所述抓斗到所述目标物料的下放时间，提前下放抓斗，实现控制所述抓斗抓取所述目标物料。
[0011]进一步地，所述激光雷达的最远有效采样钢丝绳的距离，应满足所述被测钢丝绳在一帧数据中最少被采样2次的条件。
[0012]进一步地，所述S2中，所述S2中，遍历所述一帧数据中的所有采样点数据，筛选出所述被测钢丝绳的有效采样点，具体包括：
[0013]将所述被测钢丝绳的有效选距最小值和有效选距最大值分别记作Q和W；
[0014]将所述被测钢丝绳的有效角度最小值和有效角度最大值分别记作和
[0015]遍历所述一帧数据中角度从至的所有采样点数据，将其中采样距离大于Q且小于W的首个逆时针采样点作为有效采样点；并记录所述有效采样点在所述一帧数据中角度从至的排列位数。
[0016]进一步地，所述S2中，所述有效采样点的角度值的计算公式为：
[0017][0018]其中，α表示有效采样点的角度值；n表示有效采样点在一帧数据中的排列位数；Δ
θ
表示激光雷达的最小角度分辨率；表示激光雷达的起始采样角度。
[0019]进一步地，所述S3具体包括：
[0020]S31、根据所述有效采样点的角度值，以及所述有效采样点所对应的采样距离，计算所述有效采样点的位置坐标；
[0021]S32、基于所述有效采样点的位置坐标，结合所述激光雷达与所述被测钢丝绳之间的位置关系，计算所述被测钢丝绳当前方向与水平或垂直方向的实际夹角。
[0022]进一步地，所述S31具体包括：
[0023]将所述被测钢丝绳的悬挂点作为原点，以所述激光雷达到所述被测钢丝绳的水平方向作为y轴，以所述被测钢丝绳的垂直方向作为z轴，建立空间坐标系；
[0024]若所述有效采样点的角度值小于或等于则表明在基于x轴和y轴的平面直角坐标系中，所述有效采样点位于第一象限；此时所述有效采样点的位置坐标表示为：
[0025][0026]若所述有效采样点的角度值大于则表明在基于x轴和y轴的平面直角坐标系中，所述有效采样点位于第二象限；此时所述有效采样点的位置坐标表示为：
[0027][0028]其中，a表示有效采样点的横坐标；b表示有效采样点的纵坐标；α表示有效采样点的角度值；K表示有效采样点所对应的采样距离；θ表示激光雷达总采样角度。
[0029]进一步地，所述S32具体包括：
[0030]S321、基于所述有效采样点的位置坐标，同时结合所述激光雷达与所述被测钢丝绳之间的位置关系，通过勾股定理计算得出所述被测钢丝绳的悬挂点到有效采样点的水平距离L
AD
、垂直距离L
OD
和实际距离L
OA
；
[0031]S322、根据所述被测钢丝绳的悬挂点到有效采样点的水平距离L
AD
、垂直距离L
OD
和实际距离L
OA
，计算所述被测钢丝绳沿垂直方向在x轴维度的角度分量以及所述被测钢丝绳沿垂直方向在y轴维度的角度分量
[0032]S323、根据预设的所述被测钢丝绳的悬挂点的空间坐标，计算所述被测钢丝绳当前方向与水平或垂直方向的实际夹角；具体包括：
[0033]设所述被测钢丝绳的悬挂点的空间坐标为O(r，s，t)；
[0034][0035][0036]其中，表示所述被测钢丝绳当前方向与水平或垂直方向在x轴维度的实际夹角；表示所述被测钢丝绳当前方向与水平或垂直方向在y轴维度的实际夹角。
[0037]进一步地，所述S4中，根据所述实际距离判断所述抓斗的起升机构是否需要达到满速，从而选取对应系统模型计算所述抓斗到所述目标物料的下放时间，具体包括：
[0038]取所述抓斗与目标物料的实际距离为H
′
，以及所述抓斗在加速时间段或减速时间段内的位移量为L
τ
，
[0039]当L
τ
>H
′
时，表明所述抓斗的起升机构不需要达到满速，此时所述抓斗的下放时间表示为：
[0040][0041]当L
τ
<H
′
时，表明所述抓斗的起升机构需要达到满速，此时所述抓斗的下放时间表示为：
[0042]t1＝(τ1+τ2)+(H
′‑
L
τ
)/v
max
[0043]当L
τ
＝H
′
时，表明所述抓斗的起升机构需要在到达满速后减速，此时所述抓斗的下放时间表示为：
[0044]t1＝(τ1+τ2)
[0045]其中，τ1表示加速时间段的时长；τ2表示减速时间段的时长；v
max
表示抓斗最大下放运行速度。
[0046]与现有技术相比，本专利技术所提供的一种抛斗抓取物料的方法，具有如下有益效果：解决大型船舶的暗藏抓取物料问题、解决短距离的超行程物料抓取问题、减少人工成本、增加人员安全系数。
[0047]本专利技术的其它特征和优点将在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛斗抓取物料的方法，其特征在于，包括：S1、利用激光雷达，实时扫描获取被测钢丝绳所在位置扇区的一帧数据；所述钢丝绳用于牵引抓斗；S2、遍历所述一帧数据中的所有采样点数据，从中筛选出所述被测钢丝绳的有效采样点；计算所述有效采样点的角度值；记录所述有效采样点所对应的采样距离；S3、根据所述有效采样点的角度值，以及所述有效采样点所对应的采样距离，结合所述激光雷达与所述被测钢丝绳之间的位置关系，计算所述被测钢丝绳当前方向与水平或垂直方向的实际夹角；S4、计算所述抓斗与目标物料的实际距离，根据所述实际距离判断所述抓斗的起升机构是否需要达到满速，从而选取对应系统模型计算所述抓斗到所述目标物料的下放时间；S5、根据所述被测钢丝绳当前方向与水平或垂直方向的实际夹角，依据所述抓斗到所述目标物料的下放时间，提前下放抓斗，实现控制所述抓斗抓取所述目标物料。2.如权利要求1所述的一种抛斗抓取物料的方法，其特征在于，所述激光雷达的最远有效采样钢丝绳的距离，应满足所述被测钢丝绳在一帧数据中最少被采样2次的条件。3.如权利要求1所述的一种抛斗抓取物料的方法，其特征在于，所述S2中，遍历所述一帧数据中的所有采样点数据，筛选出所述被测钢丝绳的有效采样点，具体包括：将所述被测钢丝绳的有效选距最小值和有效选距最大值分别记作Q和W；将所述被测钢丝绳的有效角度最小值和有效角度最大值分别记作和遍历所述一帧数据中角度从至的所有采样点数据，将其中采样距离大于Q且小于W的首个逆时针采样点作为有效采样点；并记录所述有效采样点在所述一帧数据中角度从至的排列位数。4.如权利要求1所述的一种抛斗抓取物料的方法，其特征在于，所述S2中，所述有效采样点的角度值的计算公式为：其中，α表示有效采样点的角度值；n表示有效采样点在一帧数据中的排列位数；Δ
θ
表示激光雷达的最小角度分辨率；表示激光雷达的起始采样角度。5.如权利要求1所述的一种抛斗抓取物料的方法，其特征在于，所述S3具体包括：S31、根据所述有效采样点的角度值，以及所述有效采样点所对应的采样距离，计算所述有效采样点的位置坐标；S32、基于所述有效采样点的位置坐标，结合所述激光雷达与所述被测钢丝绳之间的位置关系，计算所述被测钢丝绳当前方向与水平或垂直方向的实际夹角。6.如权利要求5所述的一种抛斗抓取物料的方法，其特征在于，所述S31具体包括：将所述被测钢丝绳的悬挂点作为原点，以所述激光雷达到所述被测钢丝绳的水平方向作为y轴，以所述被测钢丝绳的垂直方向作为z轴，建立空间坐标系；若所述有效采样点的角度值小于或等于则表明在基于x轴和y轴的平面直角坐标系
中，所述有效采样点位于第一象限；此时所述有效采样点的位置坐标表示为：若所述有效采样点的角度值大于则表明在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈平安，谢鸣，毛容芳，曾国庆，
申请(专利权)人：武汉港迪技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：