一种摇臂式斗轮堆取料机自动堆料方法技术

本发明专利技术涉及一种摇臂式斗轮堆取料机自动堆料方法，包括：获取目标堆位信息、物料堆积角度和目标堆位最高点坐标，根据设定的堆料机悬臂最大俯仰角度、堆料机悬臂与料堆的最小距离与获取的目标堆位信息和物料堆积角度判断堆料方式和堆料边界，根据目标堆位最高点坐标设定堆取料机初始定位姿态并采用相应的策略控制堆料自动运行至初始堆料点开始堆料，根据实时检测的悬臂与料堆之间的距离和设定的初始方向按照相应的堆料方式自动堆料。本发明专利技术有效提高了料场空间利用率，通过自动计算堆料边界可保证物料堆放不超出堆位边界，导致物料溢出或占用必要通道。或占用必要通道。或占用必要通道。

【技术实现步骤摘要】
一种摇臂式斗轮堆取料机自动堆料方法


[0001]本专利技术涉及堆料领域，尤其涉及一种摇臂式斗轮堆取料机自动堆料方法。

技术介绍

[0002]目前在冶金、电力和建筑等行业中，采用摇臂式斗轮堆取料机进行物料堆取作业的原料场或煤场已经或正在升级设备和控制系统以实现堆取料机现场无人操作，采取了包括精确定位、激光扫描、防碰撞超声波雷达、视频监控等措施来实现堆取料机的远程控制，其中采取何种策略实现堆取料机自动完成堆取作业任务是有效提高远程控制自动化水平、作业效率和规范作业过程的重要环节。
[0003]通常所见的堆料方式如定点走行一次堆料、定点分层堆料、连续旋转堆料、旋转分层堆料、定点旋转走行堆料等仅指明一种堆料工艺过程，在堆取料机实际控制时通常仅适用于堆新料堆，而实际的生产过程中堆料、取料作业交替进行，料堆表面轮廓极其不规则，堆新料堆的作业占比非常小，而补堆时从何处开始、采用哪种堆料方式、如何自动控制成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种摇臂式斗轮堆取料机自动堆料方法。
[0005]具体方案如下：
[0006]一种摇臂式斗轮堆取料机自动堆料方法，包括以下步骤：
[0007]S1：获取目标堆位的位置信息；
[0008]S2：获取目标堆位对应的三维点云数据，并基于三维点云数据获取作业物料堆积角度θ和目标堆位对应的料堆最高点坐标；
[0009]S3：计算不受堆取料机悬臂俯仰高度限制的最大堆高z
m
及该最大堆高z
m
距离堆取料机的悬臂回转中心的距离y
m
：
[0010][0011][0012]其中，W表示目标堆位的宽度，h
w
表示料堆远离堆取料机侧的挡墙高度，l表示料堆靠近堆取料机侧与悬臂回转中心的距离；
[0013]S4：计算受堆取料机悬臂俯仰高度限制的最大堆高z
lim
：
[0014]z
lim
＝L
·
sinβ
′
max
+H0‑
h
′
min
[0015]其中，L表示悬臂回转中心距悬臂皮带落料端的长度，H0表示悬臂俯仰中心与料堆底面的垂直距离，β
′
max
表示设定的悬臂最大俯仰角度，h
′
min
表示设定的悬臂与料堆的最小垂直距离；
[0016]S5：根据z
m
与z
lim
的大小关系，选择堆料方式，并计算选择的堆料方式对应的落料
点范围；
[0017]S6：根据落料点范围计算堆取料机堆料的姿态范围；
[0018]S7：根据堆料最高点坐标计算堆取料机堆料的初始姿态；
[0019]S8：控制堆取料机运行至初始姿态开始堆料；
[0020]S9：进行定点堆料，当悬臂与料堆的垂直距离h＜h
′
min
时，悬臂执行俯仰提升动作，当h≥h
′
min
+h
′
s
时停止悬臂俯仰动作，直到悬臂俯仰角β≥β
max
；其中，h
′
s
表示单次定点堆料高度，β
max
表示悬臂俯仰角的最大值；
[0021]S10：当β≥β
max
后，悬臂与料堆的垂直距离每满足h＜h
′
min
一次，执行一次走行动作或者回转动作，每次动作的停止条件均为h≥h
′
min
+h
′
s
。
[0022]进一步的，步骤S2中设定当堆新堆或点云数据异常造成所获角度不在物料堆积角度有效范围内时，物料堆积角度取该品种物料堆积角度的历史记录值，若无历史记录值则取最小有效值。
[0023]进一步的，步骤S5中堆料方式的选择方法为：当z
m
≤z
lim
时，堆料方式采用定点走行堆料；当z
m
＞z
lim
，堆料方式采用定点回转走行堆料。
[0024]进一步的，采用定点走行方式堆料时，落料点范围([x
min
，x
max
]，[y
min
，y
max
]，[z
min
，z
max
])的计算公式为：
[0025][0026][0027]y
max
＝y
min
＝y
m
[0028]z
max
＝z
m
[0029]z
min
＝z0+min(h
′
s
)
[0030]采取定点回转走行方式堆料时，落料点范围([x
min
，x
max
]，[y
min
，y
max
]，[z
min
，z
max
])的计算公式为：
[0031][0032][0033]y
max
＝y
m
+(z
m
‑
z
lim
)cotθ
[0034]y
min
＝y
m
‑
(z
m
‑
z
lim
)cotθ
[0035]z
max
＝z
lim
[0036]z
min
＝z0+min(h
′
s
)
[0037]其中，x
max
、x
min
分别表示落料点范围在x轴方向上的最大值和最小值，y
max
、y
min
分别表示落料点范围在y轴方向上的最大值和最小值，z
max
、z
min
分别表示落料点范围在z轴方向上的最大值和最小值，x1表示目标堆位在x轴方向上的起点位置，x2表示目标堆位在x轴方向上的终点位置，z0表示料堆最高点在z轴方向上的坐标，h表示悬臂与料堆的垂直距离，min(.)表示取最小值。
[0038]进一步的，堆取料机的姿态范围([X
min
，X
max
]，[α
min
，α
max
]，[β
min
，β
max
])的计算公式为：
[0039]β
min
＝sin
‑1((z
min
+h
′
min
‑
H0)/L)
[0040]β
max
＝sin
‑1((本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种摇臂式斗轮堆取料机自动堆料方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取目标堆位的位置信息；S2：获取目标堆位对应的三维点云数据，并基于三维点云数据获取作业物料堆积角度θ和目标堆位对应的料堆最高点坐标；S3：计算不受堆取料机悬臂俯仰高度限制的最大堆高z
m
及该最大堆高z
m
距离堆取料机的悬臂回转中心的距离y
m
：：其中，W表示目标堆位的宽度，h
w
表示料堆远离堆取料机侧的挡墙高度，l表示料堆靠近堆取料机侧与悬臂回转中心的距离；S4：计算受堆取料机悬臂俯仰高度限制的最大堆高z
lim
：z
lim
＝L
·
sinβ
′
max
+H0‑
h
′
min
其中，L表示悬臂回转中心距悬臂皮带落料端的长度，H0表示悬臂俯仰中心与料堆底面的垂直距离，β
′
max
表示设定的悬臂最大俯仰角度，h
′
min
表示设定的悬臂与料堆的最小垂直距离；S5：根据z
m
与z
lim
的大小关系，选择堆料方式，并计算选择的堆料方式对应的落料点范围；S6：根据落料点范围计算堆取料机堆料的姿态范围；S7：根据堆料最高点坐标计算堆取料机堆料的初始姿态；S8：控制堆取料机运行至初始姿态开始堆料；S9：进行定点堆料，当悬臂与料堆的垂直距离h＜h
′
min
时，悬臂执行俯仰提升动作，当h≥h
′
min
+h
′
s
时停止悬臂俯仰动作，直到悬臂俯仰角β≥β
max
；其中，h
′
s
表示单次定点堆料高度，β
max
表示悬臂俯仰角的最大值；S10：当β≥β
max
后，悬臂与料堆的垂直距离每满足h＜h
′
min
一次，执行一次走行动作或者回转动作，每次动作的停止条件均为h之h
′
min
+h
′
s
。2.根据权利要求1所述的摇臂式斗轮堆取料机自动堆料方法，其特征在于：步骤S2中设定当堆新堆或点云数据异常造成所获角度不在物料堆积角度有效范围内时，物料堆积角度取该品种物料堆积角度的历史记录值，若无历史记录值则取最小有效值。3.根据权利要求1所述的摇臂式斗轮堆取料机自动堆料方法，其特征在于：步骤S5中堆料方式的选择方法为：当z
m
≤z
lim
时，堆料方式采用定点走行堆料；当z
m
＞z
lim
，堆料方式采用定点回转走行堆料。4.根据权利要求1所述的摇臂式斗轮堆取料机自动堆料方法，其特征在于：采用定点走行方式堆料时，落料点范围([x
min
，x
max
]，[y
min
，y
max
]，[z
min
，z
max
])的计算公式为：
y
max
＝y
min
＝y
m
z
max
＝z
m
z
min
＝z0+min(h
′
s
)采取定点回转走行方式堆料时，落料点范围([x
min
，x
max
]，[y
min
，y
max
]，[z
min
，z
max
])的计算公式为：算公式为：y
max
＝y
m
+(z
m
‑
z
lim
)cotθy
min
＝y
m
‑
(z
m
‑
z
lim
)cotθz
max
＝z
lim
z
min
＝z0+min(h
′
s
)其中，x
max
、x
min
分别表示落料点范围在x轴方向上的最大值和最小值，y
max
、y
min
分别表示落料点范围在y轴方向上的最大值和最小值，z
max
、z
min
分别表示落料点范围在z轴方向上的最大值和最小值，x1表示目标堆位在x轴方向上的起点位置，x2表示目标堆位在x轴方向上的终点位置，z0表示料堆最高点在z轴方向上的坐标，h表示悬臂与料堆的垂直距离，min(.)表示取最小值。5.根据权利要求1所述的摇臂式斗轮堆取料...

【专利技术属性】
技术研发人员：路万林，姜炎城，熊文羽，
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：