CN112324440A - 一种自动识别获取露天矿单斗卡车工艺卸载区域的方法 - Google Patents

Abstract

一种自动识别获取露天矿单斗卡车工艺卸载区域的方法，涉及露天矿采矿领域。该方法包括获取露天矿基础信息的步骤、确定露天矿卸载区域的步骤以及控制卡车驶入的步骤，该方法有利于卡车分类的卸载物料，利用本方法可以提前获得破碎站以及排土场卸载区域的边界，为日后的无人驾驶提供了可靠的技术支持，一方面节省了人力，另一方面也保证了人员安全，且大幅提高了工作效率。

Description

一种自动识别获取露天矿单斗卡车工艺卸载区域的方法

技术领域

本发明涉及露天矿采矿领域，特别涉及一种自动识别获取露天矿单斗卡车工艺卸载区域的方法。

背景技术

露天矿卸载区域按照设备转载的物料类型分为卸矿点和排土场，卸矿点在露天矿是以破碎站为主，由于运距过远，所以采用破碎站-带式输送机来替代远距离输送矿石。破碎站按照移动方式具体分为固定式破碎站、半固定式破碎站和移动式破碎站。固定式破碎站和半固定式破碎站是应用在单斗卡车工艺运输过程，破碎站的具体结构示意图如图1所示。而移动式破碎站是应用在半连续工艺和连续工艺运输过程。矿山卸载区域的形成是由矿山调度人员凭借直观印象画线圈定区域大小，现实中露天矿卸载区域则是随着矿山的生产在不断变化的，人工圈定方式存在极大误差，不利于日后的矿山无人驾驶技术的发展。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种自动识别获取露天矿单斗卡车工艺卸载区域的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种自动识别获取露天矿单斗卡车工艺卸载区域的方法。其技术要点是，包括:

获取露天矿基础信息的步骤，包括露天矿固定式破碎站卸料口两个端点位置坐标、半固定式破碎站卸料口两个端点位置坐标、排土场每层台阶的出口位置坐标以及每层台阶上的推土机双履带中心位置坐标和发动机机盖前侧位置坐标；

确定露天矿卸载区域的步骤,包括获取破碎站卸载区域的步骤和获取排土场卸载区域的步骤,具体为:

获取破碎站卸载区域的步骤，过程为：根据露天矿固定式、半固定式破碎站卸料口两个端点位置信息计算破碎站其他端点位置坐标，各坐标相邻两点连线确定的区域为破碎站卸载区域坐标；

确定排土场卸载区域的步骤，过程为：获取不同台阶的推土机双履带中心位置坐标和发动机机盖前侧位置坐标；确定不同台阶的排土场出口位置坐标；同一台阶范围在5°以内连线长度进行比较，得出最远距离排土场边界点，长此以往进行循环得到排土场最优边界点，将边界点依次连线获得该台阶排土场边界；然后，按照上述方法，获取不同台阶的边界；依据各台阶边界获得排土场区域边界；

服务器将计算出的露天矿卸载区域信息发送给卡车终端，卡车接收后沿矿山路径驶入；服务器实时获取卡车的位置信号，并计算卡车与露天矿卸载区域的距离，若距离在设定的阈值范围内责提示卡车减速或停车。

上述方案中，确定露天矿卸载区域的步骤，还包括更新破碎站卸料口位置信息的步骤，具体为：对于半固定式破碎站，服务器实时获取破碎站装卸料口的两个顶点坐标，对当前采集到的位置信息与前一时刻采集到的位置信息进行比较，若大于设定的阈值，则说明半固定式破碎站位置改变，按照确定露天矿卸载区域的步骤重新计算边界。

上述方案中，确定排土场卸载区域的步骤，还包括更新各层台阶边界的步骤，具体为，服务器实时获取推土机双履带中心位置信息，并对当前采集到的双履带中心位置信息与前一时刻采集到的双履带中心位置信息进行比较，若大于设定的阈值，则按照确定排土场卸载区域的步骤重新计算边界。

上述方案中，卡车沿矿山路径使入破碎站卸料口时，先采集卡车上卡车司机驾驶室上端位置点坐标和卡车车厢尾部中心点坐标；调整卡车方向，保证卡车上两点之间的连线与破碎站临近卸料口一边垂直。

上述方案中，卡车沿矿山路径使入排土场卸载区域时，先采集卡车上卡车司机驾驶室上端位置点坐标和卡车车厢尾部中心点坐标；调整卡车方向，保证卡车上两点之间的连线与计算的排土场卸载区域边界线垂直。

本发明的有益效果是：该自动识别获取露天矿单斗卡车工艺卸载区域的方法，包括获取露天矿基础信息的步骤、确定露天矿卸载区域的步骤以及控制卡车驶入的步骤，该方法有利于卡车分类的卸载物料，利用本方法可以提前获得破碎站以及排土场卸载区域的边界，为日后的无人驾驶提供了可靠的技术支持，一方面节省了人力，另一方面也保证了人员安全，且大幅提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中自动识别获取露天矿单斗卡车工艺卸载区域的方法的流程图；

图2为本发明实施例中破碎站卸载区域示意图；

图3为本发明实施例中排土场卸载区域示意图。

具体实施方式

使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～3和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

步骤1，获取露天矿基础信息的步骤，具体包括：

(1)在破碎站卸料口的两个顶点各放置一个高精GPS模块装置，获取破碎站边界两位置的GPS坐标；在破碎站卸车口2m处安装激光对射传感器来实时监测并提醒卡车与破碎站之间的位置关系。本实施例中将位置1坐标数据记为Cn(Xi,Yi,Zi)(其中n＝1,,2,...,N)，位置2坐标数据记为Dn(Xj,Yj,Zj)(其中n＝1,2,...,N)，两个位置坐标一一对应，所以将两组数据以数列的形式存储至数据表中。利用4G网络经过信号传输终端、TCP\IP协议将这两个位置坐标数据上传至服务器中。

(2)在推土机的双履带中心位置和发动机机盖前侧位置各放置一个高精GPS定位装置，获取排土场推土机GPS位置坐标；在推土机的散热器侧方中部安装一个激光漫反射光电开关传感器，获取推土机工作状态。本实施例中位置3坐标数据记为Un(Xi,Yi,Zi)(其中n＝1,,2,...,N)，位置4坐标数据记为Vn(Xj,Yj,Zj)(其中n＝1,2,...,N)。将采集到的推土机的两个位置GPS坐标数据组合成为键值对。在推土机工作时，从推土铲下降进行推土工作到铲位置抬起的这个过程，作为一次完整的工作流程，将一次工作流程采集的位置数据组成一个数列。利用4G网络经过信号传输终端、TCP\IP的形式上传至服务器中，

步骤2，确定露天矿卸载区域的步骤。

(1)获取破碎站卸载区域的过程为：

破碎站卸料口的俯视图形状呈矩形，根据采集的破碎站卸料口定位的两个位置坐标值，假设矩形两个位置坐标值分别为(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)，已知破碎站排料口的长和宽，假设长为a，宽为b，则：

根据已知条件结合露天矿采场推进方向，需要求C点和D点的具体位置坐标，具体计算方法如下：

∵△ADF与△ABE都是直角三角形；

且∠DAF+∠BAE＝∠DAF+∠ADF＝90°；

∴∠BAE＝∠ADF；

∴△ADF与△ABE相似；

∴AF/AD＝BE/AB；

又∵边长AD＝b、边长AB＝a、边长BE＝Y1-Y2；

∴

∴

根据直角三角形三边定律：两直角边的平方和等于斜边的平方；

∴

∴

∴D点坐标为：

由于CD与AB平行，所以C点坐标也可以进行求解，这里不作过多介绍。

各坐标连线确定的区域为破碎站卸载区域。

由于半固定式破碎站位置会改变，所以要实时监测，判断半固定式破碎站卸料口边界是否需要更新，具体的更新方法为：

将本时刻获取的破碎站位置坐标与上一时刻获取的位置坐标进行比较，如果数据在高精GPS规定的误差范围内，例如0.1m，则不进行更新，否则要按照上面的方法重新确定破碎站卸料区边界并存储。

(2)确定排土场卸载区域的过程为：

通过排土场出口的位置坐标信息，与采集的推土机双履带中心位置坐标连线，每5°范围内比较，连线长度最长的保存到数组，然后，将各个点按照排土场台阶分布进行连线得出精确的排土场区域。本实施例中每个台阶的推土机GPS坐标数据存成一个大的数组，排土场台阶高差大概10米，每个台阶之间的位置坐标关系相互不受影响。最终确定排土场卸载点区域边界如图3所示，其中两个相邻的实心圆之间距离是推土机双履带中心位置至推土机发动机机盖前端位置的距离，由于露天矿推土机型号固定，所以推土机双履带中心位置至推土机发动机机盖前端位置距离固定，所以，将排土场对应边界点进行更新，得到最优排土场边界区域。

每层台阶均有推土机进行平整路面和堆置安全挡墙，因此要随时监测推土机的位置，及时根据推土机数据更新排土场下载区域边界，具体更新方法为：当推土机处于工作状态时，采集现有推土机双履带中心位置与上一时刻推土机双履带中心位置比较，若两者之间距离大于0.5m，则将新数据替代该点的原数据，进行重新连接排土场区域。

步骤3，服务器利用TCP/IP协议将建好的破碎站卸载区域发送至与该相互配合的卡车终端处，卡车收到破碎站卸载区域边界信息后，沿矿山路径驶入卸载区域，以供后续卡车卸载物料配合使用。当卡车到达破碎站卸料口边界2米的位置时，位于破碎站卸料口边界点的激光对射传感器的发送端检测到卡车后轮胎的位置后，接收端将数据上传至服务器后，服务器将具体信号传送至制定卡车处，提示司机距离破碎站还有两米，为司机随即做出卡车减速处理提供反应时间。卡车驶入时，调整卡车行驶方向：先采集卡车上卡车司机驾驶室上端位置点坐标和卡车车厢尾部中心点坐标，保证卡车上两点之间的连线与破碎站临近卸料口一边垂直。

服务器利用TCP/IP协议将建好的排土场卸载区域发送至与该相互配合的卡车终端处，卡车收到排土场卸载区域边界信息后，沿矿山路径驶入卸载区域，以供后续卡车卸载物料配合使用。本实施例在卡车后桥中端还设有激光测距传感器，由于该位置处于卡车轮斗的二分之一处，所以在检测利用卡车安装的两个高精GPS定位点实时显示，两组定位点组合为数列，两点组成一条直线与排土场某一边呈垂直的关系。当卡车到达排土场安全挡墙边界的位置时，激光测距传感器检测到排土场安全挡墙的距离之后，将数据上传至服务器后，服务器将具体信号传送至卡车处，提示司机距离安全挡墙的长度，快要抵达排土场边界时，给出安全警示灯，为司机随即做出卡车停车处理提供反应时间。

本实施例在推土机的散热器侧方中部位置安装一个激光漫反射光电开关传感器，用来监测推土机的推土铲位置，进而监测推土机的工作状态。利用排土场安全挡墙可进一步的保证排土场的正常工作，如果出现设备故障没有及时更新卸载区域边界，利用监测到的安全挡墙也可以保证卡车的正常运行，保证无人驾驶的安全性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种自动识别获取露天矿单斗卡车工艺卸载区域的方法, 其特征在于，包括:

获取露天矿基础信息的步骤，包括露天矿固定式破碎站卸料口两个端点位置坐标、固定式、半固定式破碎站卸料口两个端点位置坐标、排土场每层台阶的出口位置坐标以及每层台阶上的推土机双履带中心位置坐标和发动机机盖前侧位置坐标；

确定露天矿卸载区域的步骤,包括获取破碎站卸载区域的步骤和获取排土场卸载区域的步骤,具体为:

获取破碎站卸载区域的步骤，过程为：根据露天矿固定式破碎站卸料口两个端点位置信息、固定式、半固定式破碎站卸料口两个端点位置信息计算破碎站其他端点位置坐标，各坐标连线确定的区域为破碎站卸载区域；

确定排土场卸载区域的步骤，过程为：当推土机正常工作状态下，获取不同台阶的推土机双履带中心位置坐标和发动机机盖前侧位置坐标；确定不同台阶的排土场出口位置坐标；不同台阶上，将本台阶排土场出口位置坐标与本台阶推土机双履带中心位置坐标进行连线，范围在5°以内连线长度进行比较，得出最远距离排土场边界点，长此以往进行循环得到排土场最优边界点，将边界点依次连线获得该台阶排土场边界；然后，按照上述方法，获取不同台阶的边界；依据各台阶边界获得排土场区域边界；

服务器将计算出的露天矿卸载区域信息发送给卡车终端，卡车接收后沿矿山路径驶入；服务器实时获取卡车的位置信号，并计算卡车与露天矿卸载区域的距离，若距离在设定的阈值范围内责提示卡车减速或停车。

2.如权利要求1所述的自动识别获取露天矿单斗卡车工艺卸载区域的方法，其特征在于，确定露天矿卸载区域的步骤，还包括更新破碎站卸料口位置信息的步骤，具体为：对于固定式、半固定式破碎站，服务器实时获取破碎站装卸料口的两个顶点坐标，对当前采集到的位置信息与前一时刻采集到的位置信息进行比较，若大于设定的阈值，则说明半固定式破碎站位置改变，按照确定露天矿卸载区域的步骤重新计算边界。

3.如权利要求1所述的自动识别获取露天矿单斗卡车工艺卸载区域的方法，其特征在于，确定排土场卸载区域的步骤，还包括更新各层台阶边界的步骤，具体为，服务器实时获取推土机双履带中心位置信息，并对当前采集到的双履带中心位置信息与前一时刻采集到的双履带中心位置信息进行比较，若大于设定的阈值，则按照确定排土场卸载区域的步骤重新计算边界。

4.如权利要求1所述的自动识别获取露天矿单斗卡车工艺卸载区域的方法，其特征在于，卡车沿矿山路径使入破碎站卸料口时，先采集卡车司机驾驶室上端位置点坐标和卡车车厢尾部中心点坐标；调整卡车方向，保证卡车上两点之间的连线与破碎站临近卸料口垂直。

5.如权利要求1所述的自动识别获取露天矿单斗卡车工艺卸载区域的方法，其特征在于，卡车沿矿山路径使入排土场卸载区域时，先采集卡车司机驾驶室上端位置点坐标和卡车车厢尾部中心点坐标；调整卡车方向，保证卡车上两点之间的连线与计算的排土场卸载区域边界线垂直。

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