CN102033237A - 预测碰撞可能性的方法和系统、防碰撞控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的方法和系统、以及一种防碰撞控制方法和系统，该用于预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的方法包括：检测设置在每个堆取料机的大机回转中心和该堆取料机的大臂头部中心的流动站基于基准站的位置信息；根据对每个堆取料机检测到的所述位置信息确定多个堆取料机中任意两个堆取料机的大臂之间的最小距离；以及根据该最小距离判断该两个堆取料机的大臂发生碰撞的可能性。从而能够判断出堆取料机之间发生碰撞的可能性，以便于工作人员根据该可能性进行下一步处理。

Description

预测碰撞可能性的方法和系统、防碰撞控制方法和系统

技术领域

本发明涉及控制工程领域，具体地，涉及一种用于预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的方法和系统以及一种防碰撞控制方法和系统。

背景技术

在堆取料作业过程中，在一个堆场中经常有需要使用多个取料机进行作业的情况，例如，图1为堆取料机在堆场作业的示意图，其中在一个堆场10中可能有不止一个取料机20各沿着一个行走轨道30行走，而在行走过程中，多个取料机20的大臂之间有可能会发生碰撞。

目前一直没有有效的方法来使得工作人员在堆取料机20之间将要发生碰撞前提前得知可能要发生碰撞，而是只能通过人工观察，这样就浪费了人力。堆取料机空间防碰撞问题也一直是堆取料作业过程中的难题，举例来说包括黄骅港在内等煤炭码头中均无法实现对碰撞问题的有效避免。具体来说，一种现有的防碰撞方法中需要结合堆取料机的行走数据，而现有的方法获取的堆取料机的行走数据经常不准，具体来说，由于堆取料机的行走距离很长，一般都在1500m以上，而用于获取堆取料机的行走数据的行走编码器一般都安装在行走轮上，由于堆取料机的行走轨道与堆取料机的行走轮之间的摩擦力不均，一旦堆料机的行走轮出现打滑现象，行走数据就会出现不准确的情况，长时间累积会造成误差越来越大，即使通过行走定点校正对编码器进行修正，但不准确因素仍无法彻底克服。其次，对大臂的空间位置计算过程非常复杂，该计算过程需要结合行走、俯仰、回转三个编码器的数值进行空间建模，而这三个编码器都有不同程度的误差，这就造成累积误差，故大臂空间坐标的准确性不高。另一种现有的防碰撞方法一般是根据两个堆取料机是否处于一个场垛进行判断，如果两个堆取料机不在同一个场垛就可以正常作业，一旦两个堆取料机进入一个场垛进行作业，就对其中一个堆取料机进行锁定，使其不能工作，由此避免堆取料机之间发生碰撞，但是这严重影响了堆取料机的工程作业。

由于以上原因，现有的防碰撞方法无法有效避免目前国内煤炭码头的堆取料机空间防碰撞问题，使得两个堆取料机无法同时在同一个场垛中作业，严重影响效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中无法自动提前得知堆取料机发生碰撞的可能性的问题，提供一种用于预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的方法和系统、以及一种防碰撞控制方法和系统。

本发明提供一种用于预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的方法，该方法包括：检测设置在每个堆取料机的大机回转中心和该堆取料机的大臂头部中心的流动站基于基准站的位置信息；根据对每个堆取料机检测到的所述位置信息确定多个堆取料机中任意两个堆取料机的大臂之间的最小距离；以及根据该最小距离判断该两个堆取料机的大臂发生碰撞的可能性。

本发明提供一种用于堆场中多个堆取料机的防碰撞控制方法，该方法包括：根据上述用于预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的方法判断堆场中多个堆取料机的碰撞可能性；以及根据可能性来控制堆取料机的动作。

本发明提供一种用于预测堆场中多个堆取料机的碰撞可能性的系统，该系统包括：基准站；多个流动站，与基准站通信，分别设置在每个堆取料机的大机回转中心和该堆取料机的大臂头部中心处，以检测堆取料机的大机回转中心和堆取料机的大臂头部中心基于基准站的位置信息；以及处理单元，用于接收来自每个流动站的位置信息，根据对每个堆取料机检测到的所述位置信息确定多个堆取料机中任意两个堆取料机的大臂之间的最小距离，并且根据该最小距离判断该两个堆取料机的大臂发生碰撞的可能性。

本发明还提供一种用于堆场中多个堆取料机的防碰撞控制系统，该系统包括：上述用于预测堆场中多个堆取料机的碰撞可能性的系统；以及控制单元，根据所述用于预测堆场中多个堆取料机的碰撞可能性的系统判断出的可能性来控制堆取料机的动作。

根据本发明提供的用于堆取料机的防碰撞控制方法和系统，通过获得堆取料机上的流动站的位置信息，得出两个堆取料机之间的最小距离从而可以判断出堆取料机发生碰撞的可能性，使得工作人员根据该可能性进行相应处理，解决了行走编码器不准确、误差累积的问题，可以实时计算出堆取料机的大臂的相对位置和距离，可以实现两台甚至多台堆取料机在同一个场垛中安全作业。根据本发明提供的防碰撞控制方法和系统也具有上述优点，并且可以根据堆取料机碰撞的可能性采取相应的措施，从而避免碰撞的发生。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是堆取料机在堆场作业的示意图；

图2是根据本发明的一种实施方式提供的用于预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的方法的流程图；

图3是流动站在堆取料机上的安装位置示意图；

图4(a)是两个取料机共面时的状态示意图；

图4(b)是两个堆取料机异面时的状态示意图；

图5是本发明的一种实施方式提供的用于预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的系统的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种用于预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的方法，如图2所示，该方法包括：在步骤201，检测设置在每个堆取料机的大机回转中心和该堆取料机的大臂头部中心的流动站基于基准站的位置信息；在步骤202，根据对每个堆取料机检测到的所述位置信息确定多个堆取料机中任意两个堆取料机的大臂之间的最小距离；以及在步骤203，根据该最小距离判断该两个堆取料机的大臂发生碰撞的可能性。从而能够判断出堆取料机之间发生碰撞的可能性，以便于工作人员根据该可能性进行下一步处理。

其中在步骤201中，检测设置在每个堆取料机的大机回转中心和该堆取料机的大臂头部中心的流动站基于基准站的位置信息的过程可以通过使用如RTK系统中的流动站和基准站来实现。这是因为RTK系统采用了载波相位动态实时差分(Real-time kinematic)方法，能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量。高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在使用RTK系统作业时，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。

其中可以首先在每台堆取料机上设置两台流动站，例如可以分别安装在大机回转中心50(即大臂转动所沿着的中心轴线处)和大臂头部中心40处，流动站安装位置如图3所示，基准站的位置可以根据具体需要设置在任意位置，例如可以在堆取料机的中控室内安装基准站。

两个流动站实时检测空间的三维坐标信息，这样根据两点确定一条直线原理，就可以实时地知道堆取料机的大机回转中心和堆取料机的大臂头部中心所在的直线。

通过使用流动站和基准站来检测的大臂位置信息可以使得检测结果精确较高(可以达到厘米级)，并且不受堆取料机自身行走轮打滑和其他编码器累积误差的影响，因此比现有的防碰撞方法更加准确高效。克服了现有技术中由于大臂空间位置反馈都是采用行走、回转、俯仰三个编码器的数值计算得出的，而造成的误差累积问题。

在步骤202中可以通过多种方法来根据所述位置信息确定多个堆取料机中任意两个堆取料机的大臂之间的最小距离，其中由于堆取料机的大臂较长，两个堆取料机之间的距离可以近似看作是两个堆取料机的大臂之间的距离。

其中所述位置信息可以为三维坐标，优选地，两个堆取料机之间的最小距离可以为：一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段、与另一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段之间的最小距离。

其中当两个堆取料机的大臂共面时，所述最小距离可以为一堆取料机的大臂头部中心到另一个堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段的垂直距离或两个堆取料机的大臂头部中心之间的最小距离；当两个堆取料机的大臂异面时，所述最小距离可以为一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段、与另一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段的公垂线段的长度或两个堆取料机的大臂头部中心之间的最小距离。

优选地，所述预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的方法还可以包括：将所述最小距离与第一预定距离和第二预定距离进行比较；以及当所述最小距离小于第一预定距离，判断可能性为较高；当所述最小距离小于第一预定距离而大于第二预定距离时，判断可能性为中等；当所述最小距离大于第二预定距离时，判断可能性为较低。

可选地，所述预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的方法还可以包括：当判断可能性为较高时，进行碰撞报警，使得工作人员得知堆取料机之间即将发生碰撞，可以进行停机等处理；当判断可能性为中等时，进行减速报警，使得工作人员得知堆取料机之间可能要发生碰撞，需要减慢堆取料机运行速度；当判断可能性为较低时，不进行报警，堆取料机可以安全地进行作业。

其中第一预定距离可以小于第二预定距离，并且都可以根据需要预先设定，举例来说，第一预定距离取值范围可以为3-6m，例如为3m，第二预定距离取值范围可以为6-20m，例如为8m。

下面通过举例描述一种可以用于在步骤202中用于确定最小距离方法的过程。

采集到各台堆取料机的位置信息后，可以通过以下过程来建立堆取料机大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段的空间直线方程，现在以两个堆取料机为例具体介绍，两个堆取料机可以称为第一堆取料机和第二堆取料机。

设第一堆取料机的大机回转中心A和大臂头部中心B处的三维坐标分别为A(x1，y1，z1)、B(x2，y2，z2)，第二堆取料机的大机回转中心C和大臂头部中心D处的三维坐标分别为C(x3，y3，z3)、D(x4，y4，z4)。也就是说通过RTK采集了四个点的坐标，每两个点可以确定一条线段。根据空间立体几何，两条直线线段的关系有两种情况：共面和异面。所谓共面是指两条直线在一个平面内，而异面则指两条直线不在一个平面内，现在分别介绍两种情况下如何两个堆取料机之间的最小距离。

如图4(a)所示，两条直线共面存在两种情况，一种是两条直线平行，一种是两条直线相交。两条直线平行的情况是指两个堆取料机的大臂在空间坐标中平行时的状态；而两条直线相交在实际中则不能发生，因为大臂是实体，不可能出现相交的情况，由于大臂的长度有限，所以在共面的情况下，除了平行，另一个状态则是不平行，有相交的趋势。在这两种情况下，出现两个堆取料机的大臂相碰撞的可能情形有以下三种：一是第一堆取料机的大臂的头部碰到第二堆取料机的大臂的头部，二是第一堆取料机的大臂的头部碰到第二堆取料机的大臂的上下左右侧部，三是第二堆取料机的大臂的头部碰到第一堆取料机的大臂的上下左右侧部。在共面的情况下，不可能出现两个大臂的侧部相碰。

所以共面情况下算法的原理是求出一个大臂的头部中心到另一个大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段的垂直距离，当每个大臂头部中心到另一个堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段都没有垂线时，可直接求出两个大臂头部中心之间的最小距离，当该最小距离小于第一预定距离而大于第二预定距离例如小于8m而大于3m时，这时将两个堆取料机的行走、俯仰、回转的速度降至低速运行，并且可以发出警告；当最小距离小于第一预定距离例如小于3m时，两个堆取料机同时停止各种动作，并发出碰撞报警。

如图4(b)所示，在异面的情况下，求两个大臂的最小距离可以采用两条直线间计算公垂线段长度的方法来实现，但是由于两条大臂的长度有限，有可能不存在公垂线，这时则需要将两条大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段延长为两条直线，求出直线的公垂线和两条大臂的交点p1、p2，首先检查交点p1有没有在第一堆取料机的大臂上，如果在则选定p1为第一个点，如果不在则选择第一堆取料机的大臂头部的点A作为第一点；然后检查p2点有没有在第二堆取料机的大臂上，同理如果在，则作为第二个点，如果不在，则选中第二堆取料机的大臂头部的点C作为第二点。两点选择完毕后计算两点之间的最小距离，当最小距离小于第一预定距离而大于第二预定距离例如小于8m而大于3m时，两个堆取料机进入慢速区间运行并发出警告，当最小距离小于第一预定距离例如小于3m时，两个堆取料机停止各种动作，并进行停机报警。

根据以上原理，可以按照如下过程来确定最小距离。

首先需要判断A、B、C、D四个点是否在同一个平面即共面还是异面，

具体过程如下：

计算A(x1，y1，z1)、B(x2，y2，z2)、C(x3，y3，z3)、D(x4，y4，z4)四个点构成的四个向量AB(a1，b1，c1)、AC(a2，b2，c2)、AD(a3，b3，c3)、CD(a4，b4，c4)分别为：

AB：a1＝x1-x2；b1＝y1-y2；c1＝z1-z2

AC：a2＝x1-x3；b2＝y1-y3；c2＝z1-z3

AD：a3＝x1-x4；b3＝y1-y4；c3＝z1-z4

CD：a4＝x4-x3；b4＝y4-y3；c4＝z4-z3。

首先，需要判断A、B、C、D四个点是否处于一个平面内。根据四点共面定理，若三个向量的混合积(AB，AC，AD)＝0，即如果a1*b2*c3+a2*b3*c1+a3*b1*c2-a3*b2*c1-a1*b3*c2-a2*b1*c3＝0，则四点共面，否则，说明不共面即异面。

在判断出共面的情况下，

如果

(a2*a4+b2*b4+c2*c4)/(sqrt(a2*a2+b2*b2+c2*c2)*sqrt(a4*a4+b4*b4+c4*c4)＞＝0，说明两个向量之间的夹角为0-90°，则第一堆取料机的大臂头部中心到第二堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段有垂线。其中sqrt()代表平方根运算。

根据两点确定一条直线原则，第二堆取料机的大臂的直线方程可以设为：(x-x3)/a4＝(y-y3)/b4＝(z-z3)/c4，

则过已知点A(x1，y1，z1)且与已知直线CD相垂直的平面的方程为：a4(x-x1)+b4(y-y1)+c4(z-z1)＝0，可以通过以上两个方程求出第二堆取料机的直线与垂直平面的交点(x5，y5，z5)，所以，可以通过两点之间的距离计算出第一堆取料机的大臂头部中心与第二堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段的距离为：

第一堆取料机的大臂头部中心与第二堆取料机的大臂头部中心距离，即点A、C之间的距离为

Dist1＝sqrt((x1-x5)*(x1-x5)+(y1-y5)*(y1-y5)+(z1-z5)*(z1-z5))。

否则，如果

(a2*a4+b2*b4+c2*c4)/(sqrt(a2*a2+b2*b2+c2*c2)*sqrt(a4*a4+b4*b4+c4*c4)＜0，则计算Dist3＝sqrt(a2*a2+b2*b2+c2*c2)。

同理，如果

(a1*a2+b1*b2+c1*c2)/(sqrt(a1*a1+b1*b1+c1*c1)*sqrt(a2*a2+b2*b2+c2*c2))＞＝0，说明两个向量之间的夹角为0-90°，则第二堆取料机的大臂头部中心到第一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段有垂线。

根据两点确定一条直线原则，第一堆取料机的大臂的直线方程为：(x-x1)/a1＝(y-y1)/b1＝(z-z1)/c1，

则过已知点C(x3，y3，z3)且与已知直线AB相垂直的平面的方程为：a1(x-x3)+b1(y-y3)+c1(z-z3)＝0，可以通过以上两个方程求出第二堆取料机的直线与垂直平面的交点(x6，y6，z6)，所以，可以通过两点之间的距离计算出第一堆取料机的大臂头部中心与第二堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段的距离为

Dist2＝sqrt((x3-x6)*(x3-x6+(y3-y6)*(y3-y6)+(z3-z6)*(z3-z6))。

否则，如果＜0，则计算第一堆取料机的大臂头部中心与第二堆取料机的大臂头部中心距离为

Dist3＝sqrt(a2*a2+b2*b2+c2*c2)。

然后选取上面所计算的三个距离Dist1，Dist2，Dist3中最小的距离计算Mindist＝MIN(Dist1，Dist2，Dist3)为两个堆取料机之间的最小距离。

在判断异面的情况下：

首先求出AB、CD所在直线的公垂线与AB、CD所在直线的交点即公垂点p1、p2，计算过程如下：

设两根大臂直线的方程如下：

第一堆取料机的大臂所在直线方程为：(x-x1)/a1＝(y-y1)/b1＝(z-z1)/c1，

第二堆取料机的大臂所在直线方程为：(x-x3)/a4＝(y-y3)/b4＝(z-z3)/c4。

设p1，p2的坐标分别为p1(a1*t1+x1，b1*t1+y1，c1*t1+z1)，p2(a4*t2+x3，b4*t2+y3，c4*t2+z3)；

因为p1、p2点所在的直线垂直于AB所在直线、并垂直于CD所在直线，所以

(a4*t2+x3-a1*t1+x1，b4*t2+y3-b1*t1+y1，c4*t2+z3-c1*t1+z1)*(a1，b1，c1)＝0，

(a4*t2+x3-a1*t1+x1，b4*t2+y3-b1*t1+y1，c4*t2+z3-c1*t1+z1)*(a4，b4，c4)＝0，

由此可以求出t1和t2，从而可以求出p1和p2两点的坐标：p1(x7，y7，z7)，p2(x8，y8，z8)。

然后判断点p1和p2是否分别在线段AB和线段CD中，具体过程如下：

如果同时满足x1＜x7＜x2或x2＜x7＜x1、并且x3＜x8＜x4或x4＜x8＜x3，表明都在，则此时两公垂点p1、p2之间的距离为两个堆取料机之间的最小距离Mindist2＝sqrt((x8-x7)*(x8-x7+(y8-y7)*(y8-y7)+(z8-z7)*(z8-z7))。

否则，如果满足x1＜x7＜x2或x2＜x7＜x1、或者x3＜x8＜x4或x4＜x8＜x3，表明点p1在线段AB中或p2在线段CD中，则大臂头部中心与另一个公垂点的距离为两个堆取料机之间的最小距离。其中，如果仅满足x1＜x7＜x2或x2＜x7＜x1，表明点p1在线段AB中而p2不在线段CD中，则Mindist2＝sqrt((x3-x7)*(x3-x7+(y3-y7)*(y3-y7)+(z3-z7)*(z3-z7))；如果仅满足x3＜x8＜x4或x4＜x8＜x3，表明点p1不在线段AB中而p2在线段CD中，则Mindist2＝sqrt((x8-x1)*(x8-x1+(y8-y1)*(y8-y1)+(z8-z1)*(z8-z1))。

如果都不在，则求出两个大臂头部中心的距离Mindist2＝sqrt((x3-x1)*(x3-x1+(y3-y1)*(y3-y1)+(z3-z1)*(z3-z1))为两个堆取料机之间的最小距离。

本发明还提供一种用于堆场中多个堆取料机的防碰撞控制方法，该方法包括：根据上述用于预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的方法判断堆场中多个堆取料机的碰撞可能性；以及根据可能性来控制堆取料机的动作。

其中所述堆取料机的动作可以包括例如大臂的旋转、俯仰以及堆取料机的行走等等。

优选地，该用于堆场中多个堆取料机的防碰撞控制方法还可以包括：当判断可能性为较高时，控制所述堆取料机停机；当判断可能性为中等时；控制所述堆取料机减速，当判断可能性较低时，可以控制堆取料机正常作业。从而可以在堆取料机之间有碰撞可能性时，及时防止碰撞发生。

本发明还提供了一种用于预测堆场中多个堆取料机的碰撞可能性的系统，该系统包括：基准站501；多个流动站502，与基准站501通信，分别设置在每个堆取料机的大机回转中心和该堆取料机的大臂头部中心处，以检测堆取料机的大机回转中心和堆取料机的大臂头部中心基于基准站501的位置信息；处理单元503，用于接收来自每个流动站502的位置信息，根据对每个堆取料机检测到的所述位置信息确定多个堆取料机中任意两个堆取料机的大臂之间的最小距离，并且根据该最小距离判断该两个堆取料机的大臂发生碰撞的可能性。从而能够判断出堆取料机之间发生碰撞的可能性，以便于工作人员根据该可能性进行下一步处理。

其中处理单元503可以由集成电路、PLC等实现，并且其可以通过多种方式来确定两个堆取料机的之间的距离，上面通过举例描述的确定两个堆取料机的之间的距离的计算方法同样适用于本发明所提供的用于堆取料机的防碰撞控制系统。处理单元503通过多种方式接收来自流动站502的位置信息，例如通过网络如以太网等接收来自流动站502的位置信息。

其中两个堆取料机之间的最小距离可以为：一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段、与另一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段之间的最小距离。

当两个堆取料机的大臂共面时，所述最小距离可以为一堆取料机的大臂头部中心到另一个堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段的垂直距离或两个堆取料机的大臂头部中心之间的最小距离；当两个堆取料机的大臂异面时，所述最小距离可以为一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段、与另一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段的公垂线段的长度或两个堆取料机的大臂头部中心之间的最小距离。

优选地，处理单元503还可以将所述最小距离与第一预定距离和第二预定距离进行比较；并且当所述最小距离小于第一预定距离，处理单元503判断可能性为较高；当所述最小距离小于第一预定距离而大于第二预定距离时，处理单元503判断可能性为中等；当所述最小距离大于第二预定距离时，处理单元503判断可能性为较低。

优选地，所述用于预测堆场中多个堆取料机的碰撞可能性的系统还可以包括报警单元504，该报警单元504与处理单元503耦合，并且当处理单元503判断可能性为较高时，所述处理单元503控制所述报警单元504发出减速报警信号；当判断可能性为中等时，所述处理单元503控制所述报警单元504发出碰撞报警信号；当处理单元503判断可能性为较低时，所述处理单元503不控制所述报警单元504报警。

其中所述第一预定距离取值范围可以3-6m，例如为3m，第二预定距离取值范围可以为6-20m，例如为8m。

本发明还提供一种用于堆场中多个堆取料机的防碰撞控制系统，该系统可以包括：上述用于预测堆场中多个堆取料机的碰撞可能性的系统；以及控制单元，根据所述用于预测堆场中多个堆取料机的碰撞可能性的系统判断出的可能性来控制堆取料机的动作。

其中所述堆取料机的动作可以包括例如大臂的旋转、俯仰以及堆取料机的行走等等。

优选地，当所述用于预测堆场中多个堆取料机的碰撞可能性的系统中的处理单元503判断可能性为较高时，所述控制单元可以控制所述堆取料机停机；当处理单元503判断可能性为中等时，所述控制单元可以控制所述堆取料机减速；当处理单元503判断可能性为较低时，所述堆取料机可以正常作业。从而可以在堆取料机之间有碰撞可能性时，及时防止碰撞发生。

根据本发明提供的用于预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的方法和系统以及一种防碰撞控制方法和系统，解决了行走打滑的问题，而且不需要使用编码器数据，降低了误差；同时，计算过程相对简单、精度高，可以实现两个堆取料机同场作业，并且能够实时检测两大臂之间的最小距离，提高了安全性和作业效率，可以用于多种类型的堆取料机。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。例如，虽然在上面的描述过程中将本发明提供的用于预测堆场中多个堆取料机的碰撞可能性的系统中的处理单元503和报警单元504描述为两个独立的元件，但是也可以将二者集成在一个模块中由单独的元件实现。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (18)

1.一种用于预测堆场中多个堆取料机碰撞可能性的方法，该方法包括：

检测设置在每个堆取料机的大机回转中心和该堆取料机的大臂头部中心的流动站基于基准站的位置信息；

根据对每个堆取料机检测到的所述位置信息确定多个堆取料机中任意两个堆取料机的大臂之间的最小距离；以及

根据该最小距离判断该两个堆取料机的大臂发生碰撞的可能性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中两个堆取料机之间的最小距离为：一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段、与另一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段之间的最小距离。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中当两个堆取料机的大臂共面时，所述最小距离为一堆取料机的大臂头部中心到另一个堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段的垂直距离或两个堆取料机的大臂头部中心之间的最小距离；当两个堆取料机的大臂异面时，所述最小距离为一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段、与另一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段的公垂线段的长度或两个堆取料机的大臂头部中心之间的最小距离。

4.根据权利要求1或2所述的方法，该方法还包括：将所述最小距离与第一预定距离和第二预定距离进行比较；以及

当所述最小距离小于第一预定距离，判断可能性为较高；

当所述最小距离小于第一预定距离而大于第二预定距离时，判断可能性为中等；

当所述最小距离大于第二预定距离时，判断可能性为较低。

5.根据权利要求4所述的方法，该方法还包括：

当判断可能性为较高时，进行碰撞报警；

当判断可能性为中等时，进行减速报警。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一预定距离取值范围为3-6m，第二预定距离取值范围为6-20m。

7.一种用于堆场中多个堆取料机的防碰撞控制方法，该方法包括：

根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的方法判断堆场中多个堆取料机的碰撞可能性；以及

根据可能性来控制堆取料机的动作。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述堆取料机的动作包括大臂的旋转、俯仰以及堆取料机的行走。

9.根据权利要求7或8所述的方法，该方法还包括：

当判断可能性为较高时，控制所述堆取料机停机；

当判断可能性为中等时，控制所述堆取料机减速。

10.一种用于预测堆场中多个堆取料机的碰撞可能性的系统，该系统包括：

基准站(501)；

多个流动站(502)，与基准站(501)通信，分别设置在每个堆取料机的大机回转中心和该堆取料机的大臂头部中心处，以检测堆取料机的大机回转中心和堆取料机的大臂头部中心基于基准站(501)的位置信息；以及

处理单元(503)，用于接收来自每个流动站(502)的位置信息，根据对每个堆取料机检测到的所述位置信息确定多个堆取料机中任意两个堆取料机的大臂之间的最小距离，并且根据该最小距离判断该两个堆取料机的大臂发生碰撞的可能性。

11.根据权利要求10所述的系统，其中两个堆取料机之间的最小距离为：一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段、与另一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段之间的最小距离。

12.根据权利要求10或11所述的系统，其中当两个堆取料机的大臂共面时，所述最小距离为一堆取料机的大臂头部中心到另一个堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段的垂直距离或两个堆取料机的大臂头部中心之间的最小距离；当两个堆取料机的大臂异面时，所述最小距离为一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段、与另一堆取料机的大机回转中心和大臂头部中心所构成的线段的公垂线段的长度或两个堆取料机的大臂头部中心之间的最小距离。

13.根据权利要求10或11所述的系统，其中处理单元(503)将所述最小距离与第一预定距离和第二预定距离进行比较；并且

当所述最小距离小于第一预定距离，处理单元(503)判断可能性为较高；

当所述最小距离小于第一预定距离而大于第二预定距离时，处理单元(503)判断可能性为中等；

当所述最小距离大于第二预定距离时，处理单元(503)判断可能性为较低。

14.根据权利要求13所述的系统，该系统还包括报警单元(504)，该报警单元(504)与处理单元(503)耦合，并且

当处理单元(503)判断可能性为较高时，所述处理单元(503)控制所述报警单元(504)发出减速报警信号；

当处理单元(503)判断可能性为中等时，所述处理单元(503)控制所述报警单元(504)发出碰撞报警信号。

15.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一预定距离取值范围为3-6m，第二预定距离取值范围为6-20m。

16.一种用于堆场中多个堆取料机的防碰撞控制系统，该系统包括：

根据权利要求10-15中任一权利要求所述的系统；以及

控制单元，根据所述用于预测堆场中多个堆取料机的碰撞可能性的系统判断出的可能性来控制堆取料机的动作。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述堆取料机的动作包括大臂的旋转、俯仰以及堆取料机的行走。

18.根据权利要求16或17所述的系统，其中：

当所述用于预测堆场中多个堆取料机的碰撞可能性的系统中的处理单元(503)判断可能性为较高时，所述控制单元控制所述堆取料机停机；当处理单元(503)判断可能性为中等时，所述控制单元控制所述堆取料机减速。

Images