CN108153312A - 用于钢坯库行车作业的辅助驾驶的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于钢坯库行车作业的辅助驾驶的控制方法，具体步骤包括：制造业执行系统发送作业计划信息到库房管理系统；库房管理系统对计划信息进行处理建立执行指令，并搜索作业对象基本信息，将作业对象基本信息发送至库房管理系统二级模块，将执行指令发送至车上局计算机系统；根据执行指令将大车和小车行驶至坐标对应位置；库房管理系统二级模块根据作业对象基本信息获得各摄像头角度和焦距设定值，并发送给车上局计算机系统；车上局计算机系统调整各摄像头角度和焦距获得监控画面并且拼合监控画面，实现夹钳全景呈现。行车驾驶员根据实时全景监控画面独立完成作业，实现取消地面指车工但不影响行车作业的目的。
Description
技术领域
本发明属于辅助驾驶技术领域，具体涉及一种用于钢坯库行车作业的辅助驾驶的控制方法。
背景技术
在钢铁企业中，钢坯库作为连铸、热轧生产工序的缓冲环节，其作业效率的高低，直接影响着连铸-热轧生产的连续性。传统坯库生产模式中，行车驾驶员需要与地面指车工互相配合，共同完成作业指令。地面指车工肩负着现场的生产组织，指挥行车起吊作业，监控吊运安全等任务。
现代坯库生产对作业效率提出了更高要求，且地面辅助指车工工种存在较高的危险性，未来智能坯库的目标之一就是逐步淘汰钢坯库中辅助指车工这一岗位，但目前实际生产中取消地面辅助指车工方面还存在困难，这是由于行车驾驶员在行车驾驶室的视线受到遮挡，无法准确判断钳口与被夹物体的位置，导致夹持、吊运和码放动作如果取消地面指车工就无法顺利完成。因此，目前需要一种能够辅助行车驾驶员观察钳口的方法，使得行车驾驶员在无指车工的状况下，也能完成独立完成夹持、吊运和码放等动作。
发明内容
本发明利用一套行车夹钳全景监控跟踪系统辅助驾驶以使驾驶员能够独立控制设备动作并能实时监测现场情况进而完成行车起吊作业。该系统采用可自动控制变焦和角度的摄像头，配合钢坯库管理系统进行信息的自动识别与跟踪位置的自动搜索及对焦，将所需信息以监控形式呈现给行车驾驶员，以满足协助行车驾驶员独立完成各种作业的要求。
本申请公开了一种用于钢坯库行车作业的辅助驾驶的控制方法，具体步骤为：
S1、制造业执行系统MES发送作业计划信息到库房管理系统WMS，作业计划信息包含作业要求和作业对象信息；
S2、库房管理系统对计划信息进行处理建立执行指令，并搜索作业对象基本信息，将作业对象基本信息发送至库房管理系统二级模块，将执行指令发送车上局计算机系统；
S3、根据执行指令将大车和小车行驶至坐标对应位置；
S4、库房管理系统二级模块根据作业对象基本信息获得各摄像头角度和焦距设定值，将摄像头角度和焦距设定值发送给车上局计算机系统；
S5、车上局计算机系统根据设定值调整各摄像头角度和焦距，使得摄像头获得监控画面，车上局计算机系统拼合监控画面，实现夹钳全景呈现；
S6、行车驾驶员根据实时全景监控画面进行作业；
S7、作业计划完成后，库房管理系统二级模块自动更新钢坯库信息，并返回至制造业执行系统。
优选的，所述焦距设定值采用激光快速对焦技术获得。
优选的，在摄像头获得监控画面光线照明不足时，通过使用定向LED进行补光。
优选的，所述LED补光照度不低于1500Lux。
优选的，在摄像头获得监控画面光线暗时，可以通过使用夜视技术，实现在暗光条件下得到清晰可见的图像。
优选的，可以在库房管理系统搜索作业对象基本信息后，将作业计划信息中作业对象信息和检索得到的作业对象基本信息进行核对。
附图说明
图1是本发明中的夹钳两侧全景监控示意图；
图2是摄像头角度计算示意图。
附图标记说明：
1、夹钳大梁； 2、夹钳顶梁； 3、摄像头； 4、夹钳；
5、夹钳爪； 6、顶部板坯； 7、其它板坯； 8、摄像头监控范围；
51、夹钳爪在夹钳顶梁竖直平面上的投影； 9、夹钳方向。
具体实施方式
制造业执行系统MES发送作业计划信息到库房管理系统WMS，作业计划信息包含作业要求和作业对象信息,例如作业计划信息为“将板坯号为17A000001的板坯移动到6B垛位”。
库房管理系统对接收到的作业计划信息进行处理，根据作业对象信息搜索作业对象基本信息，作业对象信息是比较简单的信息，如板坯号，而作业对象基本信息包含了作业对象的所有相关信息，包括板坯编号、几何尺寸、源位置坐标、目标位置坐标等信息；并建立作业计划信息的执行指令，即将作业要求具体化、步骤化，使设备可以根据执行指令执行相关操作。库房管理系统将作业对象基本信息发送给库房管理系统二级模块，将执行指令发送给车上局计算机系统。车上局计算机系统是安装在行车上的计算机系统，用于对行车以及行车上设备的控制、检测和显示,并与其它系统进行通讯连接。
车上局计算机系统根据执行指令将大车和小车行驶至坐标对应位置，可以由行车驾驶员直接行驶，也可以采用格雷母线定位系统来定位大车和小车位置。
库房管理系统二级模块根据源板坯位置相关的作业对象基本信息获得安装在夹钳顶梁2两端的摄像头3角度和焦距设定值，发送给车上局计算机系统。
车上局计算机系统根据设定值通过控制摄像头电机来完成摄像头3角度和焦距调整，每个摄像头3都获得自己一侧的监控画面，监控画面包括了摄像头自己侧的两个夹钳爪，并由车上局计算机系统拼合监控画面，拼合监控画面可采用现有技术，如已广泛应用的汽车全景摄像技术，来实现夹钳全景呈现，行车驾驶员根据实时全景监控画面进行作业。
吊起后，车上局计算机系统再根据执行指令将大车和小车行驶至坐标对应位置。库房管理系统二级模块根据目标位置相关的作业对象基本信息获得安装在夹钳顶梁2两端的摄像头角度和焦距设定值，发送给车上局计算机系统。由车上局计算机系统根据库房管理系统二级模块发送的摄像头角度和焦距设定值调整摄像头，获取监控画面并且完成放下时的拼合监控画面，行车驾驶员根据实时全景监控画面进行作业。
作业计划完成后，库房管理系统二级模块自动更新钢坯库信息，例如，通过源垛位的板坯总厚度C减去顶部板坯厚度c，目标垛位的板坯总厚度C增加顶部板坯厚度c,来更新两个垛位的板坯总厚度C。然后返回至制造业执行系统。
本申请中库房管理系统二级模块根据作业对象基本信息分别获得安装在夹钳顶梁两端的摄像头角度和焦距设定值。摄像头3角度和焦距设定值获得有多种方式，下面为优选的实现方法，本领域技术人员也可以采用现有的其它方式来实现。
(1)摄像头焦距设定值的实现：
最简单的方式是自动对焦。可以采用激光快速对焦技术，得到摄像头焦距设定值，将测得的摄像头焦距设定值发送至库房管理系统二级模块。为了提高对焦准确度，还可以在夹钳爪外侧涂装识别标识，并利用标识识别技术实现焦点的追踪，来进一步提高激光对焦的准确性。
复杂一些，可以采用预判技术来实现，通过在摄像头3附近安装激光测距仪，采用现有对焦技术算法计算出焦距的理论近似值，再由激光进行对焦；理论计算值可以提高工作效率，让摄像头提前移动至预估位置，这样在接下来的精细对焦时，可以节省很多时间。
(2)摄像头角度设定值的实现：
根据图2，高度A和宽度B呈直角，镜头至景物距离D由高度A和宽度B确定。高度A由板坯总厚度C，顶部板坯厚度c和摄像头固定标高F确定。板坯总厚度C包括了垛位厚度和垛位上的板胚厚度，板坯总厚度C和顶部板坯厚度c从作业对象基本信息中获得，摄像头固定标高F是摄像头到地面的高度，当摄像头安装完成后，F为常量。宽度B由板坯宽度E和摄像头固定标宽G确定，板坯宽度E从作业对象基本信息中获得，摄像头固定标宽G是指摄像头到夹钳顶梁中线的距离，当摄像头安装完成后，G为常量。
吊起时A＝F-(C-c/2)； (1)
放下时A＝F-(C+c/2)； (2)
B＝G-E/2。 (3)
根据三角形的特性，已知直角三角形两条直角边A、B的长度，通过计算可以得到斜边D与直角边A的角度，得到摄像头与竖直方向的角度，即摄像头角度的设定值。
根据上述的钢坯库行车作业的辅助驾驶控制方法应用到实际的钢坯库中，具体实现如下：
在行车夹钳顶梁两端安装摄像头，摄像头固定标高F＝17137mm，摄像头固定标宽G＝4816mm，摄像头采用激光自动对焦技术，需要完成将“板坯号为17A000001的板坯，从3C垛位移动到6B垛位”这样的任务。
1)制造业执行系统(MES)发送作业计划信息到库房管理系统(WMS)，作业计划信息为“将板坯号为17A000001的板坯，从3C移动到6B垛位”，可以看到这个作业计划信息包括了作业对象信息“板坯号为17A000001、板坯、3C、6B”和作业要求“3C移动到6B”。
2)库房管理系统对接收到的作业计划信息进行处理，库房管理系统将作业计划信息进行分离，得到板坯号“17A000001”、类型是板坯、源垛位3C和目标垛位6B信息；库房管理系统根据板坯号“17A000001”搜索得到板坯号“17A000001”作业基本信息，作业基本信息包括此板坯位置为垛位3C，其中3为大车应移动的坐标位置，C为小车应移动的坐标位置，源垛位3C板坯总厚度5010mm，顶部板坯厚度c＝400mm、板坯宽度E＝2000mm；目标位置为6B,目标垛位6B板坯总厚度为6410mm。同时生成执行指令，执行“3C垛位吊起”和“6B垛位放下”两个执行命令。将板坯号“17A000001”作业基本信息发送到库房管理系统二级模块，将执行命令发送给车上局计算机系统。
3)在执行“3C垛位吊起”执行命令时，车上局计算机系统根据执行命令中的源垛位信息3C，将大车和小车行驶至3C坐标并停稳，即将大车移动至坐标3，小车移动至坐标C并停稳；摄像头自动对焦得到摄像头焦距设定值，并发送给库房管理系统二级模块。根据公式(1)得到A＝17137-(5010-400/2)，A为12327mm，根据公式(3)得到B＝4816-2000/2，B为3816mm，然后根据直角三角形的特性可得到摄像头与竖直方向的角度17.20度，至此库房管理系统二级模块得到摄像头角度和焦距设定值。库房管理系统二级模块将摄像头角度和焦距设定值发送至车上局计算机系统，车上局计算机根据此时的设定值通过摄像头电机将摄像头角度和焦距调整至目标值。行车驾驶员根据摄像头监控视频，确保夹钳位置正确后，将板坯吊起。
4)在执行“6B垛位放下”执行命令时，车上局计算机系统根据执行命令中的目标垛位信息6B，将大车移动至坐标6，小车移动至坐标B并停稳；摄像头自动对焦得到摄像头焦距设定值，并发送给库房管理系统二级模块。根据公式(2)得到A＝17137-(6410+400/2)，A为10527mm，根据公式(3)得到B＝G-2000/2，B为3816mm，然后根据直角三角形的特性可得到摄像头与竖直方向的角度19.93度，至此库房管理系统二级模块得到摄像头角度和焦距设定值。库房管理系统二级模块将摄像头角度和焦距设定值发送至车上局计算机系统。车上局计算机系统根据此时的设定值通过摄像头电机将摄像头角度和焦距调整至目标值。行车驾驶员根据摄像头监控视频，确保夹钳位置正确后，将板坯放下。
5)执行命令全部完成后，库房管理系统二级模块更新系统内钢坯库信息，将3C垛位板坯总厚度修改为4610mm，即原3C垛位板坯总厚度5010mm减去顶部板坯厚度400mm，将6B垛位板坯总厚度修改为6810mm，即原6B垛位板坯总厚度6410mm加上顶部板坯厚度400mm。
至此为一个完整的作业周期实例。
基于上述技术方案，本领域技术人员还可以根据需要对本申请进行优化。
如果光线照明存在问题还可以通过使用定向LED补光，来实现在暗光条件下也能得到清晰可见的图像，所述的LED补光照度不低于1500Lux。在光线特别暗的情况下，通过使用夜视技术，实现在暗光条件下也能得到清晰可见的图像。
可以在库房管理系统根据作业对象信息搜索作业对象基本信息后，将作业计划信息中作业对象信息“板坯号为17A000001、板坯、3C、6B”和检索得到的作业对象基本信息进行核对，比如17A000001是否是板坯，是否在3C垛位等，如果核对不正确那么说明作业计划信息不正确，还可以进行出错处理等步骤。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，本领域的技术人员根据本案的揭示，对于本案做出的改进和修改都应该在本案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于钢坯库行车作业的辅助驾驶的控制方法，其特征在于：具体步骤为：
S1、制造业执行系统MES发送作业计划信息到库房管理系统WMS，作业计划信息包含作业要求和作业对象信息；
S2、库房管理系统对计划信息进行处理建立执行指令，并搜索作业对象基本信息，将作业对象基本信息发送至库房管理系统二级模块，将执行指令发送至车上局计算机系统；
S3、根据执行指令将大车和小车行驶至坐标对应位置；
S4、库房管理系统二级模块根据作业对象基本信息获得各摄像头角度和焦距设定值，将摄像头角度和焦距设定值发送给车上局计算机系统；
S5、车上局计算机系统根据设定值调整各摄像头角度和焦距，使得摄像头获得监控画面，车上局计算机系统拼合监控画面，实现夹钳全景呈现；
S6、行车驾驶员根据实时全景监控画面进行作业；
S7、作业计划完成后，库房管理系统二级模块自动更新钢坯库信息，并返回至制造业执行系统。
2.根据权利要求1所述的用于钢坯库行车作业的辅助驾驶的控制方法，其特征在于：所述焦距设定值采用激光快速对焦技术获得。
3.根据权利要求1所述的用于钢坯库行车作业的辅助驾驶的控制方法，其特征在于：在摄像头获得监控画面光线照明不足时，通过使用定向LED进行补光。
4.根据权利要求3所述的用于钢坯库行车作业的辅助驾驶的控制方法，其特征在于：所述LED补光照度不低于1500Lux。
5.根据权利要求1所述的用于钢坯库行车作业的辅助驾驶的控制方法，其特征在于：在摄像头获得监控画面光线暗时，通过使用夜视技术，实现在暗光条件下得到清晰可见的图像。
6.根据权利要求1所述的用于钢坯库行车作业的辅助驾驶的控制方法，其特征在于：在库房管理系统搜索作业对象基本信息后，将作业计划信息中作业对象信息和检索得到的作业对象基本信息进行核对。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 常生财: "90t板坯夹钳起重机控制系统的设计与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
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