一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法技术

本发明专利技术公开了一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法，包括：1)通过智能检测元件，获取当前行车的状态；2)采用碰撞检测算法检测行车碰撞状态，计算行车下一步运行状态；3)通过智能感知设备检测渣池料面，对渣池水渣表面进行三维建模；4)确定行车抓斗即将抓取的水渣位置；5)规划行车走行路径，控制行车往取料位置运行，实时检测并计算抓斗触底状态，直至抓斗完全落到渣面，抓取水渣；6)更新渣面的三维表面模型；7)规划行车走行路径，控制行车将水渣运送到料斗上方并打开抓斗；8)判定料斗堵料状态，计算抓渣流程的下一个步骤。本方法能够稳定高效的控制水渣行车自动运行，既保证了设备的安全，又能将人从高危的工作环境中解放出来。来。来。

【技术实现步骤摘要】
一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法


[0001]本专利技术涉及冶金行业炼铁领域，尤其涉及一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法。

技术介绍

[0002]高炉炉渣是高炉炼铁的必然产物，是由脉石、灰分、熔剂以及不能进入生铁的杂质组成。炉渣用途广泛，可以用于生产水泥、砖制品，也可有用作隔热填料，节约成本。目前由于建造成本和维护成本的原因，国内外大部分钢铁厂都通过水淬的方法将高温液态炉渣击碎，变成松散的水渣后用水冲到渣池内，再通过行车将水渣抓卸到外运设备上。
[0003]行车作为水渣从渣池到外运设备的唯一运输设备，在生产中重要的作业。一旦水渣堆积，就会直接影响高炉生产。高温水渣冲到渣池，会形成大量的烟雾，对行车操作人员的视线影响极大。由于高炉生产24小时不间断，夜间可视度低，有时候渣池水未排干净，导致无法判断水下水渣的高度，操作人员往往只能凭感觉控制行车，经常造成抓斗与渣池周边设备的碰撞，抓斗下降过多，钢丝绳脱落，抓斗倾翻等现象，对设备造车损害。同时由于行车属高空特种设备，操作人员需要高度集中，容易产生疲劳。
[0004]专利CN 114898294A公开了一种抓渣控制系统、方法、电子设备和存储介质，在抓渣控制系统中，扫描模块用于扫描渣池内的水渣堆，得到各个水渣堆的堆积高度和堆积区域并发送到扫描图像生成模块，扫描图像生成模块用于根据各个水渣堆的堆积高度和堆积区域生成渣池内的水渣堆的扫描图像；抓渣模块用于根据扫描图像控制抓斗在渣池内进行抓渣；水渣输送模块用于在抓斗抓渣后，控制抓斗移动，以将抓斗内的水渣移送至水渣仓。通过对渣池内的水渣堆进行扫描得到包括水渣堆的堆积高度和堆积范围信息的扫描图像，并根据扫描图像来控制抓斗进行抓渣并输送至水渣仓。但该方法中的图像识别效果会受到水渣烟气和夜间可视度低等视觉因素的影响。
[0005]专利CN110004256A公开了一种利用行车对高炉水渣自动抓取的方法，抓渣过程中，抓斗接触到冲渣池中水渣时，控制器记录此刻绝对值编码器的数值，得到抓斗底部的高度，即该抓取单元中水渣的高度，并进行抓取水渣；控制器控制抓斗依次对该冲渣池中k
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j个抓取单元中的水渣进行抓取；并进行多轮直至该冲渣池中的水渣被抓取完毕，然后抓取下一个冲渣池中的水渣。该申请中通过在钢丝绳上设置重量传感器，在卷筒上设置绝对值编码器，并对多个冲渣池进行编号，以及将每个冲渣池划分为k
×
j个抓取单元，对每个冲渣池进行多轮抓渣，直至抓完。但该方法在实施时还存在以下问题：通过称重传感器测量和绝对值编码器测量抓斗的高度的方法响应慢，需要对每个区域进行探测，确定水渣高度之后，再进行轮流抓取，效率低下；探测过程中无法对抓斗的升降速度提前规划，并且由于不知道抓去单元的坡度和高差，容易钢丝绳脱槽，抓斗倾翻等事故。

技术实现思路

[0006]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种高炉底滤法水渣行车自动
抓渣方法，以解决由于水渣烟气大、夜间可视度低、水渣高度未知、抓斗不可视等原因造成人工易疲劳、抓渣效率低下，设备损坏率高的技术问题。
[0007]为解决以上技术问题，本专利技术采用如下方案：
[0008]一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法，包括如下步骤：
[0009]步骤S1，通过智能检测元件，获取当前行车的状态，所述状态包括：大车、小车在以大小车走行轨道一端为零点的坐标系中的位置；抓斗以大车走行轨道顶部为零点的坐标系中的位置；抓斗打开闭合的位置；抓斗当前的状态。
[0010]步骤S2，用碰撞检测算法检测行车碰撞状态，计算行车下一步运行状态；
[0011]步骤S3，通过智能感知设备检测渣池料面，对渣池水渣表面进行三维建模，包括在大车走行的时候，采用在行车大梁安装的两台带三维旋转云台的线激光扫描仪，实时扫描渣池及周边的场景，获得多个点云数据，通过点云融合以及表面重建方法，形成渣面的三维表面模型；
[0012]步骤S4，确定行车抓斗即将抓取的水渣位置；
[0013]步骤S5，规划抓料行车走行路径，控制行车往取料位置运行，实时检测并计算抓斗触底状态，直至抓斗完全落到渣面；
[0014]步骤S6，在抓料完成后，更新渣面的三维表面模型；
[0015]步骤S7，规划卸料行车走行路径，控制行车将水渣运送到料斗上方并打开抓斗；
[0016]步骤S8，判定料斗堵料状态，在未堵料状态，计算抓渣流程的下一个步骤；当料斗畅通，返回步骤S5计算下一个抓渣点；当料斗堵料，设定行车的下一个目标位置为停车位。
[0017]进一步的，所述智能检测元件，包括：大车、小车、抓斗升降、开闭四个机构电机上安装的绝对值编码器，抓斗升降、开闭卷筒上安装的绝对值编码器，大小车走行轨道末端安装的激光测距仪，大小车上安装的激光反射装置，和平行于大小车走行方向安装的格雷母线或线性编码尺。
[0018]进一步的，所述步骤S2包括：对行车的大车、小车、抓斗走行范围内的固定碰撞点进行标定，根据碰撞点的分布情况对走行区域划分，对每个区域抓斗在开斗和闭斗状态下大小车运行时抓斗的安全高度进行测量标定；根据步骤S1检测的抓斗高度，大小车位置，计算大小车的走行区域，比较当前区域内行车的安全运行条件，计算行车的大车、小车、抓斗的运行方向。
[0019]进一步的，所述步骤S2中的运行方向的计算规则包括：
[0020](a)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，则行车的运行终点位置为卸料位置，大小车及抓斗运行状态按下面其他步骤执行；
[0021](b)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量小于空斗重量阈值，如抓斗高度低于闭斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭方向为打开方向；
[0022](c)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，如抓斗高度低于闭斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭静止；
[0023](d)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，如抓斗高度高于闭斗运行安全高度，大小车运行方向为卸料料斗方向，抓斗升降静止，抓斗开闭静止；
[0024](e)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量小于空斗重量阈值，如抓斗高度高于闭斗运行安全高度，大小车运行方向为下一次抓料方向，抓斗升降静止，抓斗开闭方向为打开
方向；
[0025](f)如果抓斗处于开斗状态，当前抓斗高度低于开斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭静止；
[0026](g)如果抓斗处于开斗状态，当前抓斗高度高于开斗运行安全高度，大小车运行方向为下一次抓料方向，抓斗升降静止，抓斗开闭方向为打开。
[0027]进一步的，所述步骤S3具体包括：在大车走行的时候，采用在行车大梁安装的两台带三维旋转云台的线激光扫描仪，实时扫描渣池及周边的场景，获得多个点云数据，通过点云融合以及表面重建方法，形成渣面的三维表面模型。
[0028]进一步的，所述的实时扫描渣池及周边的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，通过智能检测元件，获取当前行车的状态，包括大车、小车在以大小车走行轨道一端为零点的坐标系中的位置；抓斗以大车走行轨道顶部为零点的坐标系中的位置，抓斗打开闭合的位置；抓斗当前的状态；步骤S2，用碰撞检测算法检测行车碰撞状态，计算行车下一步运行状态；步骤S3，通过智能感知设备检测渣池料面，对渣池水渣表面进行三维建模；步骤S4，通过专家规则确定行车抓斗即将抓取的水渣位置；步骤S5，规划抓料行车走行路径，控制行车往取料位置运行，实时检测并计算抓斗触底状态，直至抓斗完全落到渣面；步骤S6，在抓料完成后，更新渣面的三维表面模型；步骤S7，规划卸料行车走行路径，控制行车将水渣运送到料斗上方并打开抓斗；步骤S8，判定料斗堵料状态，计算抓渣流程的下一个步骤；当料斗畅通，返回步骤S5计算下一个抓渣点；当料斗堵料，设定行车的下一个目标位置为停车位。2.如权利要求1所述的高炉底滤法水渣行车自动抓渣的方法，其特征在于，所述智能检测元件，包括：大车、小车、抓斗升降、开闭四个机构电机上安装的绝对值编码器，抓斗升降、开闭卷筒上安装的绝对值编码器，大小车走行轨道末端安装的激光测距仪，大小车上安装的激光反射装置，和平行于大小车走行方向安装的格雷母线或线性编码尺。3.如权利要求1所述的高炉底滤法水渣行车自动抓渣的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：对行车的大车、小车、抓斗走行范围内的固定碰撞点进行标定，根据碰撞点的分布情况对走行区域划分，对每个区域抓斗在开斗和闭斗状态下大小车运行时抓斗的安全高度进行测量标定；根据步骤S1检测的抓斗高度，大小车位置，计算大小车的走行区域，比较当前区域内行车的安全运行条件，计算行车的大车、小车、抓斗的运行方向。4.如权利要求3所述的高炉底滤法水渣行车自动抓渣的方法，其特征在于，所述步骤S2中的运行方向的计算规则包括：(a)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，则行车的运行终点位置为卸料位置，大小车及抓斗运行状态按下面其他步骤执行；(b)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量小于空斗重量阈值，如抓斗高度低于闭斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭方向为打开方向；(c)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，如抓斗高度低于闭斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭静止；(d)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，如抓斗高度高于闭斗运行安全高度，大小车运行方向为卸料料斗方向，抓斗升降静止，抓斗开闭静止；(e)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量小于空斗重量阈值，如抓斗高度高于闭斗运行安全高度，大小车运行方向为下一次抓料方向，抓斗升降静止，抓斗开闭方向为打开方向；(f)如果抓斗处于开斗状态，当前抓斗高度低于开斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭静止；(g)如果抓斗处于开斗状态，当前抓斗高度高于开斗运行安全高度，大小车运行方向为下一次抓料方向，抓斗升降静止，抓斗开闭方向为打开。
5.如权利要求1所述的高炉底滤法水渣行车自动抓渣的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：在大车走行的时候，采用在行车大梁安装的两台带三维旋转云台的线激光扫描仪，实时扫描渣池及周边的场景，获得多个点云数据，通过点云融合以及表面重建方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁德刚，邓维，高田翔，叶理德，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：