本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制，具體而言，涉及一種基于3d激光掃描技術(shù)的螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、螺旋平料機(jī)是一種用于貨運(yùn)敞車內(nèi)料堆平整作業(yè)的專業(yè)機(jī)械，利用兩組可分別單獨(dú)工作或聯(lián)合工作的半輸送管式螺旋平料裝置螺旋輸送及半輸送管刮平的組合平料原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)火車車廂內(nèi)散粒物料任意料堆頂部進(jìn)行快速平整的功能。目前曹妃甸實(shí)業(yè)港務(wù)有限公司在用的2臺(tái)螺旋平料機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，相比傳統(tǒng)平料方式，較好地解決了火車卡平料難、成本高、質(zhì)量不穩(wěn)、作業(yè)危險(xiǎn)等行業(yè)難題。
2、然而，現(xiàn)有人工操作模式下的平料機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些問題。一是螺旋平料機(jī)作業(yè)環(huán)境惡劣且運(yùn)行流程復(fù)雜，操作人員需要經(jīng)歷專業(yè)培訓(xùn)且積累豐富的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)才能上崗作業(yè)。同時(shí)受操作視野盲區(qū)的限制，在惡劣天氣下人工操作的運(yùn)行安全存在一定隱患；二是平料機(jī)單機(jī)人工作業(yè)過程中裝車系統(tǒng)及鐵路牽引系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，與裝車系統(tǒng)無法進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的信息交互，造成的生產(chǎn)效率不穩(wěn)定。在此背景下，對(duì)平料機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造的設(shè)計(jì)研究十分必要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于3d激光掃描技術(shù)的螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)螺旋平料機(jī)的自動(dòng)化改造。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于3d激光掃描技術(shù)的螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：
3、檢測(cè)掃描系統(tǒng)，用于在作業(yè)前和作業(yè)過程中，通過激光掃描采集數(shù)據(jù)構(gòu)建作業(yè)對(duì)象料堆的三維模型并實(shí)時(shí)更新；
4、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，用于控制平料機(jī)螺旋推料裝置前后行走、升降切入物料深度及螺旋的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向動(dòng)作；
5、安全管理系統(tǒng)，用于通過軟限位保護(hù)、二級(jí)減速保護(hù)以及三級(jí)機(jī)械限位極限保護(hù)，對(duì)平料機(jī)自動(dòng)運(yùn)行中的碰撞安全實(shí)施防護(hù)，并對(duì)平料機(jī)及人員實(shí)施安全保護(hù)；
6、智能調(diào)度協(xié)同系統(tǒng)，用于依據(jù)檢測(cè)掃描系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的過程，獲取火車的行走速度和車廂位置，并依據(jù)三維模型，獲取
7、三維重建物料表面形狀，同時(shí)，根據(jù)火車的行走速度和車廂位置以及三維重建物料表面形狀，通過運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和安全管理系統(tǒng)，對(duì)平料機(jī)螺旋推料裝置進(jìn)行運(yùn)行與安全控制。
8、優(yōu)選地，檢測(cè)掃描系統(tǒng)由三套2d激光掃描儀組成，在平料機(jī)前部固定門架上方安裝兩套正交布置且垂直向下扇面掃描的2d激光掃描儀，在后端安裝一套正交布置且垂直向下扇面掃描的2d激光掃描儀，其中，通過三維掃描定位待處理物料，并控制平料機(jī)自動(dòng)定位，基于激光掃描技術(shù)使平料機(jī)定位于待處理物料上方，掃描料面，獲取最佳的下輥位置；平料機(jī)上兩側(cè)3d掃描儀實(shí)時(shí)掃描車廂內(nèi)物料信息，以獲取每次平料行走作業(yè)后的料面狀況；平料完成后進(jìn)行效果掃描建模，建模后自動(dòng)識(shí)別車廂內(nèi)部物料分布是否存在不規(guī)則情況。
9、優(yōu)選地，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)行走定位和升降定位，其中，
10、行走定位，采用激光測(cè)距儀和絕對(duì)值編碼器冗余的方式進(jìn)行定位測(cè)量，在行走平臺(tái)安裝編碼器行走輪，固定點(diǎn)安裝限位開關(guān)用于校準(zhǔn)編碼器定位；
11、升降定位，采用垂直齒條運(yùn)動(dòng)方式，在一側(cè)齒輪安裝絕對(duì)值編碼器作為升降機(jī)構(gòu)定位裝置，限位開關(guān)對(duì)編碼器進(jìn)行定點(diǎn)校驗(yàn)。
12、優(yōu)選地，安全管理系統(tǒng)，根據(jù)編碼器定位數(shù)據(jù)設(shè)定的軟限位為一級(jí)保護(hù)，激光防撞保護(hù)限位為二級(jí)保護(hù)，機(jī)械限位為三級(jí)保護(hù)的安全策略；通過繼電器與牽引系統(tǒng)上急停按鈕串聯(lián)，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況或平料螺旋輥在低于車廂高度出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)自動(dòng)緊停牽引車并在車上發(fā)出聲光報(bào)警警示。
13、優(yōu)選地，安全管理系統(tǒng)，用于通過安全門實(shí)現(xiàn)無人化安全管理，禁止人員非法闖入無人化作業(yè)區(qū)域，在相應(yīng)平料機(jī)工作區(qū)域入口設(shè)置門限位。
14、優(yōu)選地，安全管理系統(tǒng)，還用于監(jiān)視車廂進(jìn)入平料機(jī)入口的情況、車廂離開平料機(jī)作業(yè)范圍的情況以及檢修走臺(tái)。
15、優(yōu)選地，螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，還用于根據(jù)火車行進(jìn)速度和車廂內(nèi)部物料表面高低分布情況，自動(dòng)控制平料機(jī)的升降高度、左右行走平料、螺旋方向及頻率、行至安全位置，以提高平料效率與平料質(zhì)量，當(dāng)平料作業(yè)在火車廂駛離作業(yè)區(qū)時(shí)還未平料完成則系統(tǒng)提示報(bào)警并顯示哪一節(jié)車廂未完成平料。
16、優(yōu)選地，螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，首先識(shí)別車廂車皮，處理每個(gè)車廂去除車皮部分；其次計(jì)算目標(biāo)高度，將計(jì)算處理后車廂模型體積，結(jié)合物料密度、裝車重量數(shù)據(jù)與車廂體積的理論值，除以底部面積得出最終平整后合適的物料高度，進(jìn)而取每個(gè)x坐標(biāo)對(duì)應(yīng)最高點(diǎn)，將模型處理為平面圖，最終使用目標(biāo)高度線切堆型圖，對(duì)目標(biāo)線以上波峰以最大平料小車推力向下分檔，其中，最下檔為目標(biāo)高度，檔位至少兩檔；選取切入點(diǎn)將分檔連成平料運(yùn)行軌跡。
17、優(yōu)選地，螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的平料起始點(diǎn)選定過程為：
18、1)將車廂在行駛方向分為多個(gè)區(qū)域；
19、2)選擇檔位最多的區(qū)域開始平料；
20、3)選擇每一檔位最高波峰最左側(cè)切入作為平料起始點(diǎn)。
21、優(yōu)選地，螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，還用于利用機(jī)上掃描儀動(dòng)態(tài)更新模型，微調(diào)平料路線；并根據(jù)車廂內(nèi)物料最高點(diǎn)與最低點(diǎn)高度差△h判斷平料效果；同時(shí)，根據(jù)軌跡規(guī)劃估算運(yùn)行時(shí)間，設(shè)定時(shí)間限制，超出限制情況則提示無法完成自動(dòng)平料，進(jìn)入人工干預(yù)流程。
22、本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：
23、本發(fā)明整合了運(yùn)輸資源，減少了人工處理，實(shí)現(xiàn)裝車線的無人化或遠(yuǎn)程操作，同時(shí)降低裝車線安全隱患風(fēng)險(xiǎn)，全面提髙作業(yè)效率，同時(shí)，本發(fā)明充分利用現(xiàn)有信息化資源，為推進(jìn)港口碼頭鐵路散貨智慧作業(yè)系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)提供技術(shù)支撐。
1.一種基于3d激光掃描技術(shù)的螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于3d激光掃描技術(shù)的螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于3d激光掃描技術(shù)的螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于3d激光掃描技術(shù)的螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種基于3d激光掃描技術(shù)的螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種基于3d激光掃描技術(shù)的螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種基于3d激光掃描技術(shù)的螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種基于3d激光掃描技術(shù)的螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種基于3d激光掃描技術(shù)的螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種基于3d激光掃描技術(shù)的螺旋平料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：