斗輪機(jī)自動(dòng)取料方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種堆料取料方法，具體地說，涉及一種斗輪機(jī)自動(dòng)取料方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在鋼鐵原料場(chǎng)、電廠煤場(chǎng)、港口散貨料場(chǎng)大多使用斗輪堆取料機(jī)進(jìn)行散狀物 料的裝卸，隨著自動(dòng)化水平的提高以及信息化、數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，料場(chǎng)正在致力于堆取料 機(jī)的無人化控制。料場(chǎng)料堆的三維模型是實(shí)現(xiàn)無人化控制的前提，通過激光掃描等方法建 立料場(chǎng)料堆的三維模型是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，然而，在料堆取料技術(shù)方面，多數(shù)是采用傳感測(cè) 量手段去糾正取料機(jī)的動(dòng)作參數(shù)，傳感測(cè)量方法僅是一種糾正控制方法，在取料中是先具 有偏差，再由程序控制來減小偏差，在取料過程中，可能會(huì)有空掃和悶斗現(xiàn)象。目前為止，還 沒有利用料堆三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行料堆取料，從而防止空掃和悶斗現(xiàn)象的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種斗輪機(jī)自動(dòng)取料方法，以利用料堆三維模型數(shù)據(jù)解決相關(guān)技術(shù) 中空掃和悶斗現(xiàn)象的問題。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種斗輪機(jī)自動(dòng)取料方法，包括以下步驟：獲取斗 輪自轉(zhuǎn)圓周底部和取料層底平面相切時(shí)，斗輪自轉(zhuǎn)圓周與料堆斜面切點(diǎn)高度處的料堆輪廓 的等高線；在斗輪自轉(zhuǎn)圓周底部和取料層底平面相切的情況下，依據(jù)斗輪繞懸臂回轉(zhuǎn)中心 的水平回旋軌跡與所述等高線的切點(diǎn)及斗輪最大挖掘深度，來確定斗輪切入點(diǎn)的坐標(biāo)；反 推出取料機(jī)行走位移、懸臂回旋角度和懸臂俯仰角度，從而控制取料機(jī)自動(dòng)取料。
[0005] 優(yōu)選地，獲取所述等高線的步驟為：確定分層數(shù)量和開層長度；選擇取料料層，獲 取所選取料層的底面高度，并計(jì)算懸臂的俯仰角度；結(jié)合料堆的三維輪廓數(shù)據(jù)，得到在斗輪 自轉(zhuǎn)圓周底部和取料層底平面相切的情況下，斗輪自轉(zhuǎn)圓周與料堆斜面切點(diǎn)高度處的料堆 輪廊的等尚線。
[0006] 優(yōu)選地，獲得所述切入點(diǎn)的坐標(biāo)的步驟為：依據(jù)斗輪繞懸臂回轉(zhuǎn)中心的水平回旋 軌跡與所述等高線的切點(diǎn)反推斗輪取料機(jī)在軌道上的位置，依據(jù)斗輪最大挖掘深度使斗輪 取料機(jī)向料堆方向偏移一個(gè)Λ X位移，從而使斗輪繞懸臂回轉(zhuǎn)中心的水平回旋軌跡與等高 線形成多個(gè)交點(diǎn)，選擇離斗輪當(dāng)前位置最近的一個(gè)交點(diǎn)作為斗輪取料切入點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0007] 優(yōu)選地，反推出取料機(jī)行走位移、懸臂回旋角度和懸臂俯仰角度，從而控制取料機(jī) 自動(dòng)取料的步驟為：控制斗輪取料機(jī)行走和懸臂動(dòng)作，使斗輪從計(jì)算得到的切入點(diǎn)開始進(jìn) 行取料，完成一次水平旋轉(zhuǎn)取料；判斷所選取料層是否達(dá)到開層長度，如果該取料層沒有達(dá) 到開層長度，則將斗輪取料機(jī)向靠近料堆方向再偏移一個(gè)Λ X位移，繼續(xù)在所選取料層中 取料，迭代該步驟直到達(dá)到開層長度；當(dāng)該取料層達(dá)到開層長度后，對(duì)該取料層的下一層進(jìn) 行取料，迭代直到最底層的取料層完成取料。
[0008] 優(yōu)選地，當(dāng)料堆較長時(shí)，將料堆分為多個(gè)料段，挖完本料段的所有層的物料后，再 按照每層的順序挖取下一料段的物料。
[0009] 優(yōu)選地，在斗輪自轉(zhuǎn)圓周底部和私高度處取料層底平面相切的情況下，懸臂俯仰 角度計(jì)算公式如下：
[0010] Sinyf (R+H「H0)/L
[0011] 其中，Η。是懸臂俯仰中心距地面的高度；
[0012] 嘸是第i取料層底面的高度；
[0013] L是懸臂俯仰中心至斗輪旋轉(zhuǎn)中心的長度；
[0014] R是斗輪自轉(zhuǎn)半徑；
[0015] 丫1懸臂俯仰角度。
[0016] 優(yōu)選地，在斗輪自轉(zhuǎn)圓周底部和私高度處取料層底平面相切的情況下，斗輪自轉(zhuǎn) 圓周與料堆斜面的切點(diǎn)高度為：
[0017] H^Rsin^ Θ /2)
[0018] 其中，私是第i層底面的高度；
[0019] Θ是物料的堆積角；
[0020] R是斗輪自轉(zhuǎn)半徑。
[0021] 優(yōu)選地，在斗輪自轉(zhuǎn)圓周底部和私高度處的取料層底平面相切的情況下，斗輪在 所述等高線平面內(nèi)繞懸臂回轉(zhuǎn)中心的水平回旋軌跡方程為：
[0023] 其中，X是取料機(jī)距離軌道端點(diǎn)的距離；
[0024] y是斗輪垂直于軌道的水平距離；
[0025] Xl是取第i層物料時(shí)，懸臂回轉(zhuǎn)中心在軌道上的初始橫坐標(biāo)；
[0026] L是懸臂俯仰中心至斗輪旋轉(zhuǎn)中心的長度；
[0027] 嘸是第i取料層底面的高度；
[0028] H。是懸臂俯仰中心距地面的高度。
[0029] 通過本發(fā)明，利用料堆三維模型計(jì)算出料堆自動(dòng)取料的切入點(diǎn)，反推出懸臂回轉(zhuǎn) 角度、懸臂俯仰較低、取料機(jī)行走距離等動(dòng)作參數(shù)，充分利用了料堆三維模型數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了 斗輪取料機(jī)進(jìn)行料堆取料的無人化控制。
【附圖說明】
[0030] 通過結(jié)合下面附圖對(duì)其實(shí)施例進(jìn)行描述，本發(fā)明的上述特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得 更加清楚和容易理解。
[0031] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的斗輪機(jī)自動(dòng)取料方法的流程圖；
[0032] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的確定等高線的流程圖；
[0033] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的確定切入點(diǎn)坐標(biāo)的流程圖；
[0034] 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的取料的流程圖；
[0035] 圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的斗輪機(jī)自動(dòng)取料方法的控制流程圖；
[0036] 圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的料堆和斗輪的關(guān)系示意圖；
[0037] 圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的料堆三維模型等高線的示意圖；
[0038] 圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的斗輪在等高線平面內(nèi)繞懸臂回轉(zhuǎn)中心的水平回旋軌 跡和等尚線的切點(diǎn)不意圖；
[0039] 圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的斗輪取料切入可選點(diǎn)的示意圖1 ;
[0040] 圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的斗輪取料切入可選點(diǎn)的示意圖2。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面將參考附圖來描述本發(fā)明所述的斗輪機(jī)自動(dòng)取料方法的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式 或其組合對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于 限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。此外，在本說明書中，附圖未按比例畫出，并且相同的附圖標(biāo)記 表不相同的部分。
[0042] 在本實(shí)施例中提供了一種斗輪機(jī)自動(dòng)取料方法，如圖1所示，該方法包括：
[0043] 步驟S10,獲取斗輪自轉(zhuǎn)圓周底部和取料層底平面相切時(shí)，斗輪自轉(zhuǎn)圓周與料堆斜 面切點(diǎn)高度處的料堆輪廓的等高線；
[0044] 步驟S20,在斗輪自轉(zhuǎn)圓周底部和取料層底平面相切的情況下，依據(jù)斗輪繞懸臂回 轉(zhuǎn)中心的水平回旋軌跡與等高線的切點(diǎn)及斗輪最大挖掘深度，來確定斗輪切入點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0045] 步驟S30,反推出取料機(jī)行走位移、懸臂回旋角度和懸臂俯仰角度，從而控制取料 機(jī)自動(dòng)取料。
[0046] 圖5是斗輪機(jī)對(duì)某一料段進(jìn)行取料的控制流程圖，下面結(jié)合圖5詳細(xì)說明各步驟。
[0047] 在斗輪機(jī)取料時(shí)，懸臂會(huì)沿著軌道行走到料堆的合適位置，并且進(jìn)行俯仰角度的 調(diào)整，將斗輪在縱向調(diào)整到合適的位置，懸臂繞著懸臂回轉(zhuǎn)中心回旋，斗輪則繞自身的自轉(zhuǎn) 中心旋轉(zhuǎn)，在懸臂回旋過程中，斗輪進(jìn)行取料作業(yè)。步驟S10首先確定斗輪自轉(zhuǎn)圓周底部和 取料層底平面相切，并且斗輪自轉(zhuǎn)圓周和料堆斜面相切時(shí)的臨界狀態(tài)，利用激光掃描等方 法獲得料堆的三維模型，結(jié)合料堆斜面切點(diǎn)的高度，得到料堆斜面切點(diǎn)高度處的料堆輪廓 等尚線。
[0048] 步驟S20是根據(jù)懸臂水平回旋時(shí)，斗輪與等高線產(chǎn)生相切的臨界情況，確定斗輪 和等高線的切點(diǎn)，再根據(jù)斗輪最大挖掘深度，將斗輪自轉(zhuǎn)圓周底部和取料層底平面相切時(shí)， 斗輪在等高線平面內(nèi)繞懸臂回轉(zhuǎn)中心的水平回旋軌跡向料堆方向偏移一段位移，水平回旋 軌跡和等高線相交，從而獲得斗輪的最佳切入點(diǎn)坐標(biāo)。
[0049] 斗輪機(jī)取料是依靠取料機(jī)沿軌道的水平行走，懸臂的水平回旋，斗輪的自轉(zhuǎn)完成 取料作業(yè)的，步驟S30是根據(jù)最佳切入點(diǎn)坐標(biāo)反推出取料機(jī)行走位移、懸臂回旋角度，懸臂 俯仰角度，從而控制取料機(jī)自動(dòng)取料。
[0050] 通過本發(fā)明的斗輪機(jī)取料方法，可以避免取料機(jī)空掃和悶斗，在不損壞斗輪的前 提下最大限度地提高取料效率，充分利用了料堆三維模型數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了斗輪取料機(jī)進(jìn)行料 堆取料的無人化控制。
[0051] 如圖2所示，在一個(gè)可選實(shí)施例中，步驟S10還包括：
[0052] 步驟S102,確定分層數(shù)量和開層長度；
[0053] 步驟S104,選擇取料料層，獲取所選取料層的底面高度，并計(jì)算懸臂的俯仰角度；
[0054] 步驟S106,結(jié)合料堆的三維輪廓數(shù)據(jù)，得到在斗輪自轉(zhuǎn)圓周底部和取料層底平面 相切的情況下，斗輪自轉(zhuǎn)圓周與料堆斜面切點(diǎn)高度處的料堆輪廓的等高線。
[0055] 下面具體說明各步驟，步驟S102,確定分層數(shù)量n，可按照每層厚度不大于斗輪半 徑分層，即η為多H/0. 5R的最小整數(shù)，或者自行指定每層厚度范圍，例如2~3米，然后根 據(jù)料堆的實(shí)際高度Η確定分層數(shù)量η。由于取料機(jī)的取料范圍有限，需要根據(jù)料堆長度和取 料機(jī)性能確定開層長度，達(dá)到開層長度表示取完該層物料。對(duì)于較長的料堆，每層取料長度 不超過5米，回旋次數(shù)不少于10次，保證懸臂不與下層物料碰撞，即是說，將料堆劃分為多 個(gè)料段，當(dāng)某一料段的某一層達(dá)到開層長度后，進(jìn)行下一層取料，待取完該料段的η層物料 后，即完成取料任務(wù)，再按照從上至下的順序執(zhí)行下一料段取料任務(wù)；對(duì)于較短的料堆，可 以分層不分段，即取完上面一層再取下一層，取完η層物料，即完成取料任務(wù)。
[0056] 步驟S104,選擇第i層開始取料，獲取該層底面高度私，計(jì)算懸臂