CN112141890A - 用于起重机的自动脱挂钩方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于起重机的自动脱挂钩方法，其中，上述自动脱挂钩方法包括用于起重机小车的吊钩与钢包的自动挂钩步骤和自动脱钩步骤，其中，在上述自动挂钩步骤和上述自动脱钩步骤中，利用分别设置在起重机大车两侧的激光雷达组件，自动识别和定位吊钩与钢包之间的相对位置，以使吊钩与钢包能自动挂钩和自动脱钩。本发明还提供一种用于起重机的自动脱挂钩系统。本发明可通过利用激光雷达技术，可快速并可靠地识别、定位检测和完成起重机脱钩和挂钩，准确度高，且环境适应性较好。

Description

用于起重机的自动脱挂钩方法和系统

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种用于起重机的自动脱挂钩方法和系统。

背景技术

一般而言，钢铁企业在炼钢过程中，用于存放钢水的钢包需要通过起重机吊起并转运至不同工位。起吊钢包时，由于驾驶人视线不佳，需要地面人员指挥进行钢包的脱挂钩操作。当驾驶人员自身状态欠佳，或者地面指挥人员指挥不当时，可能导致钢包脱挂钩失败，从而导致重大的安全事故发生。

当前现有技术中的这种操作模式，具有人为影响因素大、劳动强度高、劳动效率低、劳动环境恶劣、安全性低等缺点。

中国发明专利申请201810676095.7公开一种铸造起重机挂包识别的方法，其中，该方法采用不同高度差时起重机工作电流来间接判断挂包是否成功。然而，该方法影响因素多，准确率低，不适宜在工作效率及安全性要求高的炼钢车间使用。

中国发明专利申请201811068635.X公开一种钢水包耳轴吊装对位识别装置及方法，其中，该专利申请利用图像识别，判断钢水包两个耳轴与吊钩之间对位是否正常。然而，上述技术准确度和环境适应性较差；由于炼钢车间粉尘大、光线不好，图像采集无法通过有效手段规避上述环境影响因素，导致其识别率低，不适宜在安全性要求高的炼钢车间使用。

因此，本领域需要一种用于起重机的自动脱挂钩方法和系统，其可消除或至少缓解上述现有技术中的全部或部分缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于起重机的自动脱挂钩方法和系统，其通过利用激光雷达技术，可快速并可靠地识别、定位检测和完成起重机脱钩和挂钩，准确度高，且环境适应性较好。

在此强调，除非另有说明，本文所用术语与本领域中各种科技术语的通常含义、各种技术词典、教科书等中定义的专业术语的含义一致。

为此，本发明的主要构思是提供一种用于起重机的自动脱挂钩方法和系统，其可利用激光雷达三维扫描技术，自动进行脱挂钩识别及精准定位，并配合自动控制技术，实现起重机脱挂钩自动化。特别地，本发明可特别适用于铸造起重机。

一般而言，起重机的大车是指起重机的桥架及运行机构，小车是指运行在大车桥架长度方向上，运行方向与大车运行方向相垂直，带有起升机构或升降装置的运行部分。

为此，一方面，根据本发明一实施例，提供一种用于起重机的自动脱挂钩方法，其中，所述自动脱挂钩方法包括用于起重机小车的吊钩与钢包的自动挂钩步骤和自动脱钩步骤，其中，在所述自动挂钩步骤和所述自动脱钩步骤中，利用分别设置在起重机大车两侧的激光雷达组件，自动识别和定位吊钩与钢包之间的相对位置，以使吊钩与钢包能自动挂钩和自动脱钩。

进一步地，所述自动挂钩步骤可包括：

可执行步骤S1，其中，借助于起重机位置检测系统建立关于起重机的空间三维坐标系，其中，可假定以起重机的高度方向为Z向，以起重机大车沿轨道移动的方向为X向，以起重机小车相对于大车移动的方向为Y向；

下一步，可执行步骤S2，其中，将激光雷达组件的检测值引入所述空间三维坐标系；

下一步，可执行步骤S3，其中，采集处于待挂包状态下的钢包的初始位置信息，并将所述初始位置信息传输到起重机主控；

下一步，可执行步骤S4，其中，起重机主控根据步骤S1获得的起重机的位置信息和步骤S3获得的钢包的初始位置信息，通过用于大车和小车的运行及起升机构，将小车的吊钩移向钢包的初始位置；

下一步，可执行步骤S5，其中，激光雷达组件分别扫描钢包各耳轴与吊钩相应板钩的三维坐标位置，以判定各耳轴与相应板钩的三维坐标位置是否一致，并将扫描后获得的各耳轴与相应板钩的相对位置信息反馈到起重机主控；如果判定各耳轴与相应板钩的三维坐标位置不一致，则调整与耳轴三维坐标位置不一致的板钩的三维坐标位置，以使各耳轴与相应板钩的三维坐标位置一致，以及，如果判定各耳轴与相应板钩的三维坐标位置一致，则进入下一步骤；

下一步，可执行步骤S6，其中，激光雷达组件扫描各耳轴与相应板钩的相对位置，以判定各耳轴与相应板钩是否悬挂到位；

下一步，可执行步骤S7，其中，若判定各耳轴与相应板钩已悬挂到位，则进行起吊作业；若判定各板钩与相应耳轴未悬挂到位，则自动报警，并请人工介入处理，以使各板钩与相应耳轴悬挂到位。

进一步地，在一实施例中，激光雷达组件可包括沿X向位于起重机大车两侧的至少两个激光雷达，以便于从两个方向扫描和检测小车的吊钩与钢包。

进一步地，步骤S5可包括：

进一步地，执行步骤S51，其中，激光雷达组件分别扫描钢包各耳轴与吊钩相应板钩的三维位置，以判定各耳轴与相应板钩在X向上是否对准，并将扫描后获得的相对位置信息反馈到起重机主控；

下一步，进一步地，执行步骤S52，其中，如果判定各耳轴与相应板钩在X向上分别已对准，则激光雷达组件扫描各耳轴的位置，再将各耳轴的Y向及Z向的坐标信息反馈到起重机主控；以及，如果判定各耳轴与相应板钩在X向上未对准，则激光雷达组件扫描各耳轴与相应板钩的位置，再将各耳轴与相应板钩的X向坐标差值反馈到起重机主控，然后，起重机主控指示起重机大车移动相应距离，接下来，重复步骤S51和S52，直至判定各耳轴与相应板钩在X向上分别对准为止；

下一步，进一步地，执行步骤S53，其中，根据起重机主控的指示，起重机按照各耳轴与相应板钩的Y向坐标差值移动到位；

下一步，进一步地，执行步骤S54，其中，激光雷达组件扫描各板钩位置，以判定各板钩的Y向坐标位置是否已到位；

下一步，进一步地，执行步骤S55，其中，如果判定各板钩的Y向坐标位置已到位，则起重机根据钢包各耳轴的Z向坐标移动到位；以及，如果判定各板钩的Y向坐标位置未到位，则自动报警，并人工介入处理，以使各板钩分别悬挂到对应耳轴。

进一步地，在步骤S5中，所述的判定各耳轴与相应板钩的三维坐标位置是否一致步骤可包括：通过比较耳轴的第一特定结构点与板钩的第二特定结构点的对应三维坐标是否一致，判定耳轴与相应板钩的三维坐标是否一致。

进一步地，所述自动脱钩步骤可包括：

可执行步骤V1，其中，借助于起重机位置检测系统建立关于起重机的空间三维坐标系，假定以起重机的高度方向为Z向，以起重机大车沿轨道移动的方向为X向，以起重机小车相对于大车移动的方向为Y向；

可执行步骤V2，其中，将激光雷达组件的检测值引入所述空间三维坐标系；

可执行步骤V3，其中，采集厂房内的坐包工位位置信息，并将坐包工位位置信息传输到起重机主控；

可执行步骤V4，其中，起重机主控根据步骤V1获得的起重机的位置信息和步骤V3获得的坐包工位位置信息，通过用于大车和小车的运行及起升机构，通过小车吊钩将钢包移向接近坐包工位的初始脱钩位置；

可执行步骤V5，其中，激光雷达组件扫描坐包工位的用于钢包的坐包位置，判定是否为可坐包状态；

可执行步骤V6，其中，若坐包位置为可坐包状态，则起重机主控控制钩组件以将钢包移到坐包位置正上方；以及，如果坐包位置不是可坐包状态，则激光雷达组件自动报警，并人工介入处理，以使钢包移到坐包位置正上方；

可执行步骤V7，其中，起重机主控控制起升机构下降钢包，同时，激光雷达组件实时检测钢包的位置状态，若有异常状态，激光雷达组件自动报警并停止起重机运行；

可执行步骤V8，其中，在钢包坐包到位后，激光雷达组件扫描钢包各耳轴与吊钩相应板钩的相对位置，判定各耳轴与相应板钩是否已完全脱开；

可执行步骤V9，其中，如果各耳轴与相应板钩分别已完全脱开，则起重机主控指示小车移动，以将吊钩移开，完成钢包的坐包过程；如果各耳轴与相应板钩没有完全脱开，则激光雷达组件自动报警，并人工介入处理，以移开小车及其吊钩。

进一步地，在一实施例中，激光雷达组件可包括沿X向位于起重机大车两侧的至少两个激光雷达，以便于从两个方向扫描和检测小车的吊钩与钢包。

进一步地，在步骤V8中，所述的判定各耳轴与相应板钩是否已完全脱开步骤可包括：

通过比较耳轴的第一特定结构点与板钩的第二特定结构点的Y向坐标差值是否大于某个数值，判定各耳轴与相应板钩是否已完全脱开。

另一方面，根据本发明另一实施例，提供一种用于起重机的自动脱挂钩系统，其中起重机包括沿轨道运行的大车和设置在大车上的具有升降装置的小车，且小车具有用于悬吊钢包的钩组件，其中，自动脱挂钩系统包括：

起重机主控，其用于控制起重机自动运行；

起重机位置检测系统，其根据起重机主控的指令，检测起重机各部分的位置并建立关于起重机的空间三维坐标系；

激光雷达组件，其包括至少两个分别固定设置在起重机大车两侧的激光雷达，其中，激光雷达通过向被测物体发射和接收激光束，获得被测物体的位置信息并将所述位置信息传输到起重机主控，且基于所述空间三维坐标系对被测物体进行三维建模。

进一步地，被测物体可为小车的吊钩与钢包。

根据本发明实施例提供的用于起重机的自动脱挂钩方法和系统可具有如下有益效果：

首先，本发明可通过激光雷达，快速并可靠地识别、定位检测和完成起重机脱钩和挂钩，准确度高，且环境适应性较好；

其次，根据本发明，正常炼钢时，一般情况下，无需操作工人进入厂房内操作，以排除人为影响因素，从而确保工作的安全性，同时可降低操作工人劳动负荷，提高炼钢生产效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出应用根据本发明实施例的用于起重机的自动脱挂钩方法和系统的一厂房布置示意图；

图2示意性示出吊钩与钢包的Y向视图；

图3示出吊钩与钢包在X向上的相对位置示意图；

图4示出吊钩与钢包在X向上的相对位置示意图；

图5示出吊钩与钢包在X向上的相对位置示意图；

图6示出根据本发明一实施例的用于起重机的自动脱挂钩方法的流程图；

图7示意性示出图6中的自动挂钩步骤的流程图；

图8进一步示意性示出图7中的步骤S5的流程图；

图9示意性示出图6中的自动脱钩步骤的流程图。

元件标号说明

10：起重机；11：大车；12：小车；13：轨道；20：钢包；30：钩组件；31：吊钩；40：激光雷达组件；41：激光雷达；100：自动脱挂钩系统。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明根据本发明实施例提供的技术方案。

激光雷达是一种利用光波进行测量的主动探测方式，其可通过发射和接收激光束，获得被测物体表面的点云位置信息，并进行三维建模。激光雷达由于工作时通过主动发射和接收激光束，故对于环境光线无要求；另外，由于激光雷达采用的光波波长较可见光更长，可以更有效地穿透粉尘，因此检测效果更好。因而，激光雷达可特别适用于钢厂这种光线不好，且有粉尘的环境。

激光雷达可在例如铸造起重机等起重机的自动脱挂钩过程中用于定位引导及识别，可包括对钢包和吊钩扫描并快速建模，比较两者的外形尺寸和三维坐标，将获得的信息提供给起重机控制系统，指引起重机行进路线及行进距离，并识别是否挂钩或是否脱钩，从而引导起重机进行后续工作。

一方面，参见图1至5，示出根据本发明一实施例的用于起重机的自动脱挂钩系统100，其中起重机10包括沿轨道运行的大车11和设置在大车11上的具有升降装置的小车12，且小车12具有用于悬吊钢包20的钩组件30，其中，自动脱挂钩系统100包括：

起重机主控，其用于控制起重机10自动运行；

起重机位置检测系统，其根据起重机主控的指令，检测起重机10各部分的位置并建立关于起重机10的空间三维坐标系；

激光雷达组件40，其包括至少两个分别设置在起重机大车11两侧的激光雷达41，其中，激光雷达41通过向被测物体发射和接收激光束，获得被测物体的位置信息并将上述位置信息传输到起重机主控，且基于上述空间三维坐标系对被测物体进行三维建模。

上述被测物体可例如包括钢包20、及吊钩31等。

另一方面，参见图1至9，示出根据本发明一实施例的用于起重机的自动脱挂钩方法，其中，上述自动脱挂钩方法包括用于起重机小车的吊钩与钢包的自动挂钩步骤和自动脱钩步骤，其中，在所述自动挂钩步骤和所述自动脱钩步骤中，利用设置在起重机大车的激光雷达组件，自动识别和定位吊钩与钢包之间的相对位置，以使吊钩与钢包能自动挂钩和自动脱钩。

下文以铸造起重机为例，举例描述用于起重机的自动挂钩步骤和自动脱钩步骤。

首先，一方面，参见图1至8，用于起重机的自动挂钩步骤可进一步包括如下步骤。

首先，参见图7，可执行步骤S1，其中，可借助于起重机位置检测系统建立关于起重机10的空间三维坐标系，假定以起重机10的高度方向为Z向，以起重机大车11沿轨道13移动的方向为X向，以起重机小车12相对于大车11移动的方向为Y向，如图1所示。例如，借助于起重机位置检测系统检测，可检测到起重机10各组成部分在上述空间三维坐标系中的坐标位置，譬如小车12吊钩31的两个板钩的弧形圆心坐标位置(X2，Y2，Z2)和(X’2，Y’2，Z’2)。请注意，被检测的起重机10各组成部分的坐标位置并不局限于上述板钩的相关坐标位置，也可包括其它组成部分的坐标位置。

下一步，可执行步骤S2，其中，可将激光雷达组件40的检测值引入上述空间三维坐标系。例如，如图1和2所示，在一实施例中，可例如提供激光雷达组件40，其可包括沿X向位于起重机10大车11两侧的至少两个激光雷达41，以便于从两个方向分别扫描和检测被测物体，从而可获得关于被测物体的精确位置信息。图1和2例示出两个激光雷达41。被测物体例如可为小车12的吊钩与钢包20。

下一步，可执行步骤S3，其中，可采集厂房内的处于待挂包状态下的钢包20的初始位置信息，并将该初始位置信息传输到起重机主控。例如，可通过起重机位置检测系统扫描并获得钢包20的初始位置坐标，譬如钢包20两个耳轴的轴心位置坐标(X1，Y1，Z1)和(X’1，Y’1，Z’1)。请注意，被检测的钢包20的初始坐标位置并不局限于上述耳轴的相关坐标位置，也可包括其它组成部分的坐标位置。

下一步，可执行步骤S4，其中，起重机主控可根据步骤S1获得的起重机10的位置信息和步骤S3获得的钢包20的初始位置信息，通过用于大车和小车的运行及起升机构，将小车12的吊钩31移向钢包20的初始位置，如图3所示。

下一步，可执行步骤S5，激光雷达组件40可分别扫描钢包20两个耳轴与吊钩31两个板钩的三维坐标位置，以判定两个耳轴与相应板钩的三维坐标位置是否一致，并可将扫描后获得的两个耳轴与相应板钩的相对位置信息反馈到起重机主控；如果判定两个耳轴与相应板钩的三维坐标位置不一致，则调整与耳轴三维坐标位置不一致的板钩的三维坐标位置，以使两个耳轴与相应板钩的三维坐标位置一致，以及，如果判定各耳轴与相应板钩的三维坐标位置一致，则进入下一步骤，如图2所示。

参见图8，步骤S5可进一步包括如下步骤。

可执行步骤S51，其中，激光雷达组件40可分别扫描钢包20两个耳轴与吊钩31两个板钩的三维位置，以判定两个耳轴与相应板钩在X向上是否对准，并可将扫描后获得的相对位置信息反馈到起重机主控，如图2所示。例如，在一实施例中，上述的判定钢包20两个耳轴与吊钩31相应板钩在X向上是否对准的步骤可包括通过比较耳轴的第一特定结构点与板钩的第二特定结构点的X向坐标是否一致，譬如比较两个耳轴轴心的X向位置坐标X1和X’1与两个板钩的弧形圆心的X向坐标位置X2和X’2是否分别一致，判定上述两个耳轴与相应板钩是否对准。

下一步，可执行步骤S52，其中，如果激光雷达组件40判定上述两个耳轴与相应板钩在X向上分别已对准，则激光雷达组件40可扫描钢包20两个耳轴的位置，再将两个耳轴的Y向及Z向的坐标信息反馈到起重机主控；以及，如果判定上述两个耳轴与相应板钩在X向上未对准，则激光雷达组件40可扫描上述两个耳轴与相应板钩的位置，再可将上述两个耳轴与相应板钩的X向坐标差值反馈到起重机主控，然后，起重机主控可指示起重机大车移动相应距离，接下来，重复上述步骤S51和S52，直至判定上述两个耳轴与相应板钩在X向上分别对准为止。例如，在一实施例中，如果激光雷达组件40判定上述两个耳轴与相应板钩在X向上分别已对准，则激光雷达组件40可扫描两个耳轴的位置，再将两个耳轴的Y向及Z向的坐标(Y1，Z1)和(Y’1，Z’1)反馈到起重机主控；以及，如果激光雷达组件40判定上述两个耳轴与相应板钩在X向上未对准，则激光雷达组件40可扫描两个耳轴与相应板钩的位置，再可将上述两个耳轴中心与相应板钩弧形圆心坐标位置的X向坐标差值(X1-X2)和(X’1-X’2)反馈到起重机主控，然后，起重机主控可指示起重机大车移动相应距离(X1-X2)和(X’1-X’2)，接下来，重复上述步骤S51和S52，直至判定上述两个耳轴与相应板钩在X向上分别对准为止。

下一步，可执行步骤S53，其中，根据起重机主控的指示，起重机10可按照上述两个耳轴与相应板钩的Y向坐标差值移动到位，如图4所示。例如，在一实施例中，根据起重机主控的指示，起重机10可按照上述两个耳轴与相应板钩的Y向坐标差值(Y1-Y2)和(Y’1-Y’2)，移动到位。

下一步，可执行步骤S54，其中，激光雷达组件40可扫描上述两个板钩位置，以判定板钩的Y向坐标位置是否已到位。例如，在一实施例中，可通过比较耳轴的第一特定结构点与板钩的第二特定结构点的Y向坐标值是否一致，判定板钩的Y向坐标位置是否已到位。例如，在一实施例中，上述的判定板钩的Y向坐标位置是否已到位的步骤可包括通过比较两个耳轴中心的Y向位置坐标Y1和Y’1与相应板钩钩尖中心的Y向坐标位置Y2和Y’2是否分别一致，判定上述两个板钩的Y向坐标位置是否已到位。

下一步，可执行步骤S55，其中，如果判定上述两个板钩的Y向坐标位置已到位，则起重机可根据钢包20两个耳轴的Z向坐标移动到位；以及，如果判定上述两个板钩的Y向坐标位置未到位，则可自动报警，并请人工介入处理，以使上述两个板钩分别悬挂到两个耳轴。

执行步骤S5后，下一步，可执行步骤S6，其中，激光雷达组件40可扫描两个耳轴与两个板钩的相对位置，以判定两个耳轴与相应板钩是否悬挂到位。进一步地，在一实施例中，可通过比较耳轴的第一特定结构点与板钩的第二特定结构点的X、Y、Z向坐标确定，如图5所示。譬如，在一实施例中，可通过比较两个耳轴的轴心位置坐标(X1，Y1，Z1)和(X’1，Y’1，Z’1)与两个相应板钩的弧形圆心坐标位置(X2，Y2，Z2)和(X’2，Y’2，Z’2)是否分别一致确定。

下一步，可执行步骤S7，其中，若判定两个耳轴与两个板钩已悬挂到位，则可进行起吊作业；若判定两个耳轴与两个板钩未悬挂到位，则自动报警，并请人工介入处理，以使耳轴与相应板钩悬挂到位。

另一方面，参见图1至6和图9，用于起重机的自动脱钩步骤可进一步包括如下步骤。

首先，可执行步骤V1，其中，可借助于起重机位置检测系统建立关于起重机10的空间三维坐标系，假定以起重机10的高度方向为Z向，以起重机大车11沿轨道13移动的方向为X向，以起重机小车12相对于大车11移动的方向为Y向，如图1所示。

下一步，可执行步骤V2，其中，可将激光雷达组件40的检测值引入上述空间三维坐标系。例如，如图1和2所示，在一实施例中，可例如提供激光雷达组件40，其可包括沿X向位于起重机10两侧的两个激光雷达41，以便于从两个方向分别扫描和检测被测物体，从而可获得关于被测物体的精确位置信息。

下一步，可执行步骤V3，其中，可采集厂房内的坐包工位位置信息，并将该坐包工位位置信息传输到起重机主控。

下一步，可执行步骤V4，其中，起重机主控可根据步骤V1获得的起重机10的位置信息和步骤V3获得的坐包工位位置信息，通过用于大车和小车的运行及起升机构，通过小车12的吊钩31将钢包20移向接近坐包工位的初始脱钩位置，如图5所示。

下一步，可执行步骤V5，其中，激光雷达组件40可扫描坐包工位的用于钢包20的坐包位置，判定是否为可坐包状态。例如，如果坐包位置是空置的，则为可坐包状态。

下一步，可执行步骤V6，其中，若上述坐包位置为可坐包状态，则起重机主控可控制钩组件30以将钢包20移到坐包位置正上方；以及，如果坐包位置不是可坐包状态，则激光雷达组件40可自动报警，并请人工介入处理，以使钢包20移到坐包位置正上方。

下一步，可执行步骤V7，其中，起重机主控可控制起升机构慢速下降钢包20，同时，激光雷达组件40可实时检测钢包20的位置状态，防止钢包20倾翻，若有异常状态，激光雷达组件40可立即自动报警并停止起重机运行。

下一步，可执行步骤V8，其中，在钢包20坐包到位后，激光雷达组件40可扫描钢包20两个耳轴与吊钩31两个相应板钩的相对位置，判定上述两个耳轴与相应板钩是否已完全脱开，如图4所示。例如，在一实施例中，上述的判定上述两个板钩与两个耳轴是否已完全脱开的步骤可包括通过比较耳轴的第一特定结构点与板钩的第二特定结构点的Y向坐标差值是否大于某个数值，譬如比较两个耳轴中心的Y向位置坐标Y1和Y’1与相应两个板钩的弧形圆心的Y向坐标位置Y2和Y’2的差值(Y1-Y2)和(Y’1-Y’2)是否大于钢包20的1/2宽度，判定上述两个耳轴与相应板钩是否已完全脱开。

下一步，可执行步骤V9，其中，如果两个板钩与两个耳轴分别已完全脱开，则起重机主控可指示小车12移动，以将吊钩31移开，完成钢包20的坐包过程，如图3所示；如果两个板钩与两个耳轴没有完全脱开，则激光雷达组件40可自动报警，并请人工介入处理，以移开小车12及其吊钩31。

综上，根据本发明实施例的用于起重机的自动脱挂钩方法和系统，是实现整个炼钢工艺自动化中的重要组成部分。本发明可通过激光雷达来识别确认脱挂钩过程中每一步骤是否成功，避免了人为因素，提高了准确度和安全性，且环境适应性较好。根据本发明，正常炼钢时，一般情况下，无需操作工人进入厂房内操作，以排除人为影响因素，从而确保工作的安全性，同时可降低操作工人劳动负荷，提高炼钢生产效率。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于起重机的自动脱挂钩方法，其特征在于，包括用于起重机小车的吊钩与钢包的自动挂钩步骤和自动脱钩步骤，其中，在所述自动挂钩步骤和所述自动脱钩步骤中，利用分别设置在起重机大车两侧的激光雷达组件，自动识别和定位吊钩与钢包之间的相对位置，以使吊钩与钢包能自动挂钩和自动脱钩。

2.如权利要求1所述的自动脱挂钩方法，其特征在于，所述自动挂钩步骤包括：

执行步骤S1，其中，借助于起重机位置检测系统建立关于起重机的空间三维坐标系，其中，假定以起重机的高度方向为Z向，以起重机大车沿轨道移动的方向为X向，以起重机小车相对于大车移动的方向为Y向；

下一步，执行步骤S2，其中，将激光雷达组件的检测值引入所述空间三维坐标系；

下一步，执行步骤S3，其中，采集处于待挂包状态下的钢包的初始位置信息，并将所述初始位置信息传输到起重机主控；

下一步，执行步骤S4，其中，起重机主控根据步骤S1获得的起重机的位置信息和步骤S3获得的钢包的初始位置信息，通过用于大车和小车的运行及起升机构，将小车的吊钩移向钢包的初始位置；

下一步，执行步骤S5，其中，激光雷达组件分别扫描钢包各耳轴与吊钩相应板钩的三维坐标位置，以判定各耳轴与相应板钩的三维坐标位置是否一致，并将扫描后获得的各耳轴与相应板钩的相对位置信息反馈到起重机主控；如果判定各耳轴与相应板钩的三维坐标位置不一致，则调整与耳轴三维坐标位置不一致的板钩的三维坐标位置，以使各耳轴与相应板钩的三维坐标位置一致，以及，如果判定各耳轴与相应板钩的三维坐标位置一致，则进入下一步骤；

下一步，执行步骤S6，其中，激光雷达组件扫描各耳轴与相应板钩的相对位置，以判定各耳轴与相应板钩是否悬挂到位；

下一步，执行步骤S7，其中，若判定各耳轴与相应板钩已悬挂到位，则进行起吊作业；若判定各板钩与相应耳轴未悬挂到位，则自动报警，并请人工介入处理，以使各板钩与相应耳轴悬挂到位。

3.如权利要求2所述的自动脱挂钩方法，其特征在于，激光雷达组件包括沿X向位于起重机大车两侧的至少两个激光雷达，以便于从两个方向扫描和检测小车的吊钩与钢包。

4.如权利要求3所述的自动脱挂钩方法，其特征在于，步骤S5包括：

执行步骤S51，其中，激光雷达组件分别扫描钢包各耳轴与吊钩相应板钩的三维位置，以判定各耳轴与相应板钩在X向上是否对准，并将扫描后获得的相对位置信息反馈到起重机主控；

下一步，执行步骤S52，其中，如果判定各耳轴与相应板钩在X向上分别已对准，则激光雷达组件扫描各耳轴的位置，再将各耳轴的Y向及Z向的坐标信息反馈到起重机主控；以及，如果判定各耳轴与相应板钩在X向上未对准，则激光雷达组件扫描各耳轴与相应板钩的位置，再将各耳轴与相应板钩的X向坐标差值反馈到起重机主控，然后，起重机主控指示起重机大车移动相应距离，接下来，重复步骤S51和S52，直至判定各耳轴与相应板钩在X向上分别对准为止；

下一步，执行步骤S53，其中，根据起重机主控的指示，起重机按照各耳轴与相应板钩的Y向坐标差值移动到位；

下一步，执行步骤S54，其中，激光雷达组件扫描各板钩位置，以判定各板钩的Y向坐标位置是否已到位；

下一步，执行步骤S55，其中，如果判定各板钩的Y向坐标位置已到位，则起重机根据钢包各耳轴的Z向坐标移动到位；以及，如果判定各板钩的Y向坐标位置未到位，则自动报警，并人工介入处理，以使各板钩分别悬挂到对应耳轴。

5.如权利要求4所述的自动脱挂钩方法，其特征在于，在步骤S5中，所述的判定各耳轴与相应板钩的三维坐标位置是否一致步骤包括：

通过比较耳轴的第一特定结构点与板钩的第二特定结构点的对应三维坐标是否一致，判定耳轴与相应板钩的三维坐标是否一致。

6.如权利要求1所述的自动脱挂钩方法，其特征在于，所述自动脱钩步骤包括：

执行步骤V1，其中，借助于起重机位置检测系统建立关于起重机的空间三维坐标系，假定以起重机的高度方向为Z向，以起重机大车沿轨道移动的方向为X向，以起重机小车相对于大车移动的方向为Y向；

执行步骤V2，其中，将激光雷达组件的检测值引入所述空间三维坐标系；

执行步骤V3，其中，采集厂房内的坐包工位位置信息，并将坐包工位位置信息传输到起重机主控；

执行步骤V4，其中，起重机主控根据步骤V1获得的起重机的位置信息和步骤V3获得的坐包工位位置信息，通过用于大车和小车的运行及起升机构，通过小车吊钩将钢包移向接近坐包工位的初始脱钩位置；

执行步骤V5，其中，激光雷达组件扫描坐包工位的用于钢包的坐包位置，判定是否为可坐包状态；

执行步骤V6，其中，如果坐包位置为可坐包状态，则起重机主控控制钩组件以将钢包移到坐包位置正上方；以及，如果坐包位置不是可坐包状态，则激光雷达组件自动报警，并人工介入处理，以使钢包移到坐包位置正上方；

执行步骤V7，其中，起重机主控控制起升机构下降钢包，同时，激光雷达组件实时检测钢包的位置状态，若有异常状态，激光雷达组件自动报警并停止起重机运行；

执行步骤V8，其中，在钢包坐包到位后，激光雷达组件扫描钢包各耳轴与吊钩相应板钩的相对位置，判定各耳轴与相应板钩是否已完全脱开；

执行步骤V9，其中，如果各耳轴与相应板钩分别已完全脱开，则起重机主控指示小车移动，以将吊钩移开，完成钢包的坐包过程；如果各耳轴与相应板钩没有完全脱开，则激光雷达组件自动报警，并人工介入处理，以移开小车及其吊钩。

7.如权利要求6所述的自动脱挂钩方法，其特征在于，激光雷达组件包括沿X向位于起重机大车两侧的至少两个激光雷达，以便于从两个方向扫描和检测小车的吊钩与钢包。

8.如权利要求7所述的自动脱挂钩方法，其特征在于，在步骤V8中，所述的判定各耳轴与相应板钩是否已完全脱开步骤包括：

通过比较耳轴的第一特定结构点与板钩的第二特定结构点的Y向坐标差值是否大于某个数值，判定各耳轴与相应板钩是否已完全脱开。

9.一种用于起重机的自动脱挂钩系统，其中起重机包括沿轨道运行的大车和设置在大车上的具有升降装置的小车，且小车具有用于悬吊钢包的钩组件，其特征在于，自动脱挂钩系统包括：

起重机主控，其用于控制起重机自动运行；

起重机位置检测系统，其根据起重机主控的指令，检测起重机各部分的位置并建立关于起重机的空间三维坐标系；

激光雷达组件，其包括至少两个分别设置在起重机大车两侧的激光雷达，其中，激光雷达通过向被测物体发射和接收激光束，获得被测物体的位置信息并将所述位置信息传输到起重机主控，且基于所述空间三维坐标系对被测物体进行三维建模。

10.如权利要求9所述的自动脱挂钩系统，其特征在于，被测物体为小车的吊钩与钢包。

Images