一种面向货车载体的自主引导与智能装载方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种面向货车载体的自主引导与智能装载方法及系统，方法包括：在煤车上磅阶段，通过第一组感知单元和第二组感知单元对于煤车的感知情况确定煤车上磅的完成情况；当煤车上磅完成后，则进入煤车在磅阶段，在煤车在磅阶段，当通过第二组感知单元、第四组感知单元和煤炭装载感知单元感知当前落煤口对应的落煤区域的满载情况，并当第三组感知单元中所有第三感知模块均感知不到煤车时，则结束在磅阶段，进入下磅阶段；在煤车下磅阶段，当所有第一感知模块、所有第二感知模块和所有第三感知模块均感知不到煤车时，则结束下磅阶段。本发明专利技术的方法实现了自动控制落煤，能够达到均匀落煤的效果。落煤的效果。落煤的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种面向货车载体的自主引导与智能装载方法及系统


[0001]本专利技术属于自动装煤
，涉及一种面向货车载体的自主引导与智能装载方法及系统。

技术介绍

[0002]煤炭是地球上蕴藏量最丰富、分布地域最广的化石燃料，煤炭不仅能作为燃料获得热能和动能，而且能制取诸如煤焦油等重要的化工原料。我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，其重要性不言而喻，将当下最先进的技术应用到煤矿工业中具有重大的现实意义，也是当前我国煤矿工业迅速发展的必然要求。另一方面，随着我国计算机技术、自动化水平的不断发展，我国煤矿产业中自动化设备越来越多，但在筒仓煤炭装车这一过程中仍然高度依赖操作人员以往经验判断，且由于作业环境嘈杂影响操作人员与司机沟通，从而导致落煤不均、高低煤堆和煤炭溢出等现象，如何将当下最先进的技术应用到煤矿产业中来提升煤矿生产作业的效率和自动化水平是当前煤矿自动化发展迫切需要解决的问题。
[0003]现有煤炭装车技术方案主要是以操作人员现场作业，操控落煤装置为主。该技术方案的作业背景是在煤矿筒仓内部，由于煤车均以半挂车为主，并且落煤口均类似于漏斗设计，所以并不能一次性将煤车装满，操作人员需通过喊麦或者打铃等形式提醒司机前后挪动煤车，从而达到满载以及尽可能避免高低煤堆和煤炭溢出等现象。
[0004]上述方案存在以下几点问题：1）为了满足煤矿日常生产运输任务，在筒仓落煤装车环节必须有操作人员的参与，指挥车辆动作及落煤口的开闭，并且由于现场作业环境的恶劣程度，会造成效率低下等问题，更重要的一点是随着工作时长的增加，现场环境会对操作人员的身体健康造成一定影响。
[0005]2）长时间工作之后操作人员容易形成视觉疲劳，导致对煤堆状态的判断出现差错，从而出现高低煤堆和煤炭溢出等现象。
[0006]考虑到环境等影响，现有的解决上述问题的方案简单粗暴，即利用时间换取空间的想法，将操作人员的工作环境转移到筒仓之外，原本用于连接操作室与现场设备之间的通信线随之延长数百米，并通过安装监控的方式来观察筒仓落煤情况，虽然避免了现场环境的影响，但是该方案存在如下问题：1）通信线路具有电阻，并且其值大小与线路长度成正比，因此操控落煤口开关需要预先判断延迟，提前数秒操作，无法达到实时控制的目的，并且此操作需要操作人员长年累月的工作经验方可判断落煤口开闭时机，增加了煤炭溢出的风险，影响煤矿的盈亏。
[0007]2）失去了现场沟通的灵活性，司机无法判断当前位置是否完成装载，以及挪动车辆距离是否合适等问题，降低了工作效率。
[0008]3）仍然需要劳动力的参加，为煤矿实现自动化及降低劳动力的劳动强度造成阻碍。
[0009]因此，筒仓落煤自动化的实现是当下煤矿迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提出一种面向货车载体的自主引导与智能装载方法及系统，通过预先在作业环境中安装相关设备，获取到场景内车辆的具体位置信息和落煤口的三维视觉信息，从而得到整个装煤过程中利于判断的全部信息，实现智能引导车辆装煤，以解决现有技术方案存在的高延时、效率低、对劳动力的依赖等问题。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种面向货车载体的自主引导与智能装载方法，应用于面向货车载体的自主引导与智能装载系统，所述自主引导与智能装载系统包括：第一组感知单元、第二组感知单元、第三组感知单元、第四组感知单元、煤炭装载感知单元，其中：所述第一组感知单元包括至少3个第一感知模块，所述第二组感知单元包括n个第二感知模块，且所述第二感知模块的数量n与落煤口的数量相同，所述第三组感知单元包括多个第三感知模块，所述第四组感知单元包括n个第四感知模块，所述煤炭装载感知单元包括n个煤炭装载感知模块；所有所述第一感知模块、所有所述第二感知模块和所有所述第三感知模块沿同一直线间隔设置，所述n个第二感知模块的位置与每个落煤口的位置对应，所有所述第一感知模块用于感知煤车的车头，所有所述第二感知模块用于感知所对应部位的落煤口情况，所有所述第三感知模块用于感知煤车的车身情况；所述第一组感知单元中第1个第一感知模块与所述第三组感知单元中最后1个第三感知模块之间的间距大于煤车的长度；所述n个第四感知模块用于感知所对应的落煤口对应的落煤区域的落煤情况；所述n个煤炭装载感知模块用于感知所对应的落煤口对应的落煤区域的满载情况；所述自主引导与智能装载方法包括：步骤1、在煤车上磅阶段，通过所述第一组感知单元和所述第二组感知单元对于煤车的感知情况确定煤车上磅的完成情况；步骤2、当煤车上磅完成后，则进入煤车在磅阶段，在煤车在磅阶段，当通过所述第二组感知单元、所述第四组感知单元和所述煤炭装载感知单元感知当前落煤口对应的落煤区域的满载情况，并当所述第三组感知单元中所有所述第三感知模块均感知不到煤车时，则结束在磅阶段，进入下磅阶段；步骤3、在煤车下磅阶段，当所有所述第一感知模块、所有所述第二感知模块和所有所述第三感知模块均感知不到煤车时，则结束下磅阶段。
[0011]在一个专利技术实施例中，所述步骤1包括：步骤1.1、使所述自主引导与智能装载系统处于初始化状态，通过控制模块发送前进指令；步骤1.2、当所述第一组感知单元中所有第一感知模块均为未感知状态，则所述控制模块持续发送前进指令，当所述第一组感知单元中所有第一感知模块均为感知状态，则所述控制模块持续发送倒车指令，直至所述第一组感知单元中部分为感知状态、部分为未感知状态，则执行步骤1.3；步骤1.3、判断所述第二组感知单元的感知状态，若所述第二组感知单元的所有第二感知模块至少一个为未感知状态，则所述自主引导与智能装载系统恢复至初始化状态，若所述第二组感知单元的所有第二感知模块均为感知状态，则所述控制模块持续发送停车
指令；步骤1.4、判断所述第一组感知单元的感知状态，若所述第一组感知单元中所有第一感知模块均为未感知状态或者均为感知状态，则返回至所述步骤1.3，否则，所述控制模块停止发送指令，完成煤车上磅阶段。
[0012]在一个专利技术实施例中，所述步骤2包括：步骤2.1、判断所述第二组感知单元的感知状态，若第1个所述第二感知模块为未感知状态，则所述自主引导与智能装载系统恢复至初始化状态，若第1个所述第二感知模块至第k个所述第二感知模块均为感知状态，则执行步骤2.2，其中，1≤k≤n；步骤2.2、通过所述煤炭装载感知单元判断煤炭装载情况，若第j个所述煤炭装载感知模块感知所对应的落煤区域为未满载情况，则控制模块控制对应的落煤口打开，并通过所述第四组感知单元中第j个第四感知模块感知该落煤口的落煤情况，在对应的落煤口打开的情况下，直至第j个所述煤炭装载感知模块感知所对应的落煤区域为满载情况，控制模块控制对应的落煤口关闭；步骤2.3、当所述第二组感知单元中第n个第二感知模块以及所述第三组感知单元中所有第三感知模块均为未感知状态，则结束在磅阶段，否则，控制模块发送前进指令，使得下一个落煤区域移动至落煤口的正下方，并返回步骤2.1，直至煤车为满载情况。
[0013]在一个专利技术实施例中，所述满载情况的判断方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向货车载体的自主引导与智能装载方法，其特征在于，应用于面向货车载体的自主引导与智能装载系统，所述自主引导与智能装载系统包括：第一组感知单元、第二组感知单元、第三组感知单元、第四组感知单元、煤炭装载感知单元，其中：所述第一组感知单元包括至少3个第一感知模块，所述第二组感知单元包括n个第二感知模块，且所述第二感知模块的数量n与落煤口的数量相同，所述第三组感知单元包括多个第三感知模块，所述第四组感知单元包括n个第四感知模块，所述煤炭装载感知单元包括n个煤炭装载感知模块；所有所述第一感知模块、所有所述第二感知模块和所有所述第三感知模块沿同一直线间隔设置，所述n个第二感知模块的位置与每个落煤口的位置对应，所有所述第一感知模块用于感知煤车的车头，所有所述第二感知模块用于感知所对应部位的落煤口情况，所有所述第三感知模块用于感知煤车的车身情况；所述第一组感知单元中第1个第一感知模块与所述第三组感知单元中最后1个第三感知模块之间的间距大于煤车的长度；所述n个第四感知模块用于感知所对应的落煤口对应的落煤区域的落煤情况；所述n个煤炭装载感知模块用于感知所对应的落煤口对应的落煤区域的满载情况；所述自主引导与智能装载方法包括：步骤1、在煤车上磅阶段，通过所述第一组感知单元和所述第二组感知单元对于煤车的感知情况确定煤车上磅的完成情况；步骤2、当煤车上磅完成后，则进入煤车在磅阶段，在煤车在磅阶段，当通过所述第二组感知单元、所述第四组感知单元和所述煤炭装载感知单元感知当前落煤口对应的落煤区域的满载情况，并当所述第三组感知单元中所有所述第三感知模块均感知不到煤车时，则结束在磅阶段，进入下磅阶段；步骤3、在煤车下磅阶段，当所有所述第一感知模块、所有所述第二感知模块和所有所述第三感知模块均感知不到煤车时，则结束下磅阶段。2.根据权利要求1所述的自主引导与智能装载方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤1.1、使所述自主引导与智能装载系统处于初始化状态，通过控制模块发送前进指令；步骤1.2、当所述第一组感知单元中所有第一感知模块均为未感知状态，则所述控制模块持续发送前进指令，当所述第一组感知单元中所有第一感知模块均为感知状态，则所述控制模块持续发送倒车指令，直至所述第一组感知单元中部分为感知状态、部分为未感知状态，则执行步骤1.3；步骤1.3、判断所述第二组感知单元的感知状态，若所述第二组感知单元的所有第二感知模块至少一个为未感知状态，则所述自主引导与智能装载系统恢复至初始化状态，若所述第二组感知单元的所有第二感知模块均为感知状态，则所述控制模块持续发送停车指令；步骤1.4、判断所述第一组感知单元的感知状态，若所述第一组感知单元中所有第一感知模块均为未感知状态或者均为感知状态，则返回至所述步骤1.3，否则，所述控制模块停止发送指令，完成煤车上磅阶段。3.根据权利要求1所述的自主引导与智能装载方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2.1、判断所述第二组感知单元的感知状态，若第1个所述第二感知模块为未感知
状态，则所述自主引导与智能装载系统恢复至初始化状态，若第1个所述第二感知模块至第k个所述第二感知模块均为感知状态，则执行步骤2.2，其中，1≤k≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：高大化，王文龙，李海雄，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：