CN113291853A - 一种取料机的防碰撞方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种取料机的防碰撞方法及装置，所述方法包括：获取取料机运行区域的第一料堆模型；根据所述第一料堆模型，确定第一料堆角度；根据所述第一料堆角度和预设安全角度阈值，确定刮板最小安全角度，确保取料机在运行区域运行时刮板角度大于最小安全角度；当取料机运行到取料区域，获取预设长度的取料区域对应的第二料堆模型；根据所述第二料堆模型，确定第二料堆角度；获取取料机的当前刮板角度；根据所述当前刮板角度和第二料堆角度，确定第二料堆模型对应区域的状态，所述状态包括安全或不安全。本申请实施例中，本申请利用料堆模型，解决半门取料机的刮板与料堆的碰撞问题，避免取料机运行时与料堆的碰撞。

Description

一种取料机的防碰撞方法及装置

技术领域

本申请涉及取料机技术，尤其涉及一种取料机的防碰撞方法及装置。

背景技术

原料场是接收、贮存、加工处理和混匀钢铁冶金原、燃料的场地。现代化大型原料场的贮料场(贮存原料的场地)包括矿石场、煤场、辅助原料场和混匀料场；不但贮存外来的铁矿石、铁精矿、球团矿、锰矿石、石灰石、白云石、蛇纹石、硅石、焦煤和动力煤，还贮存一部分烧结矿、球团矿以及钢铁厂内的循环物，如氧化铁皮、高炉灰、碎焦、烧结粉和匀矿端部料等。

半门式取料机是一种料场中常用的取料机。具体的，图1为半门取料机的侧视示意图。所述半门取料机包括半门架1、缆绳2、刮板3、皮带4和轨道5。半门取料机一端的轨道1在地面上，一端的轨道1在上方的棚粱上，半门取料机沿着轨道行走到指定位置，通过缆绳2调节刮板的角度，刮板周围一圈刮料横板，刮料时刮板不停旋转刮料，运动方向如图示的方向，刮板将物料刮到皮带4上，通过皮带将物料运走。半门式取料机在轨道上移动对位时，可能存在取料机的刮板与料堆发生碰撞的风险。

目前通过人工操作半门取料机，通过手动不断调节刮板，从而使刮板不与料堆发生碰撞，但是作业时，操作工在驾驶室手动操控取料机，需要操作工长时间注意力集中，劳动强度大，现场还会存在很多干扰因素，比如水雾、粉尘等，晚上视线受阻等问题，仍然容易造成碰撞等现象，威胁设备安全运行。

发明内容

本申请提供一种取料机的防碰撞方法及装置，以避免刮板与料堆碰撞。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种取料机的防碰撞方法，所述方法包括：

获取取料机运行区域的第一料堆模型；

根据所述第一料堆模型，确定第一料堆角度；

根据所述第一料堆角度和预设安全角度，确定刮板最小安全角度，控制取料机在运行区域运行时确保刮板角度大于等于所述刮板最小安全角度；；

当取料机运行到取料区域，获取预设长度的取料区域对应的第二料堆模型；

根据所述第二料堆模型，确定第二料堆角度；

获取取料机的当前刮板角度；

根据所述当前刮板角度和第二料堆角度，确定第二料堆模型对应区域的状态，所述状态包括安全或不安全。

在一些实施例中，所述根据所述第一料堆模型，确定第一料堆角度的步骤包括：

根据所述第一料堆模型，确定第一料堆模型的第一侧面投影；

确定所述第一侧面投影上的轮廓点与原点形成的直线，与水平线之间的第一夹角，选取最大的第一夹角作为第一料堆角度。

在一些实施例中，所述根据第一料堆角度和预设安全角度，确定刮板角度，按照以下公式确定：

θa＝max(θ₁，θ₂，...，θ_n)+θ_t；

其中，θa为刮板最小安全角度，max(θ₁，θ₂，...，θ_n)为第一料堆角度，θ_t为预设安全角度；θ₁，θ₂，...，θ_n为第一侧面投影上的轮廓点与原点形成的直线，与水平线之间的第一夹角。

在一些实施例中，所述根据所述第二料堆模型，确定第二料堆角度的步骤包括：

根据所述第二料堆模型，确定第二料堆模型的第二侧面投影；

确定所述第二侧面投影上的轮廓点到原点形成的直线，与水平线之间的第二夹角，选取最大的第二夹角作为第二料堆模型的第二料堆角度。

在一些实施例中，所述根据当前刮板角度和第二料堆角度，确定第二料堆模型对应区域的状态的步骤包括：

计算所述第二料堆角度与所述当前刮板角度的差值；

如果所述差值小于预设角度差值，则确定所述状态包括安全；

如果所述差值大于或等于预设角度差值，则确定所述状态包括不安全。

在一些实施例中，所述方法还包括：

如果所述第二料堆模型对应区域的状态包括不安全，则将第二料堆模型分割为若干第三料堆模型，沿着取料机的运行方向，获取一个第三料堆模型；

确定第三料堆模型对应的区域的状态；

如果所述第三料堆模型对应区域的状态包括不安全，发送不安全消息到终端。

在一些实施例中，所述方法还包括：

如果所述第三料堆模型对应区域的状态包括安全，则沿着取料机的运行方向，获取下一个第三料堆模型，执行所述确定第三料堆模型对应的区域的状态的步骤。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种取料机的防碰撞装置，所述装置包括：

第一获取单元，用于获取取料机运行区域的第一料堆模型；

第一确定单元，用于根据所述第一料堆模型，确定第一料堆角度；

控制单元，用于根据所述第一料堆角度和预设安全角度，确定刮板最小安全角度，控制取料机在运行区域运行时确保刮板角度大于等于所述刮板最小安全角度；区域第二获取单元，用于当取料机运行到取料区域，获取预设长度的取料区域对应的第二料堆模型；

第二确定单元，用于根据所述第二料堆模型，确定第二料堆角度；

第三获取单元，用于获取取料机的当前刮板角度；

第三确定单元，用于根据所述当前刮板角度和第二料堆角度，确定第二料堆模型对应区域的状态。

在一些实施例中，所述装置还包括：

第四获取单元，用于如果所述第二料堆模型对应区域的状态包括不安全，则将第二料堆模型分割为若干第三料堆模型，沿着取料机的运行方向，获取一个第三料堆模型；

第四确定单元，用于确定第三料堆模型对应的区域的状态；

发送单元，用于如果所述第三料堆模型对应区域的状态包括不安全，发送不安全消息到终端。

在一些实施例中，所述装置还包括：

第五确定单元，用于如果所述第三料堆模型对应区域的状态包括安全，则沿着取料机的运行方向，获取下一个第三料堆模型，执行所述确定第三料堆模型对应的区域的状态的步骤。

由以上技术可知，本申请实施例提供一种取料机的防碰撞方法及装置，所述方法包括：获取取料机运行区域的第一料堆模型；根据所述第一料堆模型，确定第一料堆角度；根据所述第一料堆角度和预设安全角度，确定刮板角度，控制取料机在运行区域运行时将刮板调节到所述刮板角度；当取料机运行到取料区域，获取预设长度的取料区域对应的第二料堆模型；根据所述第二料堆模型，确定第二料堆角度；获取取料机的当前刮板角度；根据所述当前刮板角度和第二料堆角度，确定第二料堆模型对应区域的状态，所述状态包括安全或不安全。本申请实施例中，本申请利用料堆模型，解决半门取料机的刮板与料堆的碰撞问题，避免取料机运行时与料堆的碰撞。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，这些介绍并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本申请一示例性实施例示出的一种半门取料机的侧视示意图；

图2是根据本申请一示例性实施例示出的一种取料机的防碰撞方法的流程图；

图3是根据本申请一示例性实施例示出的第一侧面投影的示意图；

图4是根据本申请一示例性实施例示出的一种取料机的防碰撞装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种取料机的防碰撞方法，如图2所示，所述方法包括：

S100、获取取料机运行区域的第一料堆模型。

具体的，本申请实施例中的运行区域即为取料机运行到目标原料的位置的过程中所经过的料堆。由于贮料场贮存有多种原料，所以取料机需要首先运行到目标原料所在位置，这样才可以获取到目标原料。例如，贮存场贮存有铁矿石、铁精矿以及动力煤，此时如果需要利用取料机获取动力煤，则首先取料机需要越过铁矿石和铁精矿对应的料堆，才能获取到动力煤，这样的运行区域是指铁矿石和铁精矿对应的料堆。

所述第一料堆模型是根据激光扫描仪得到的，当然本申请实施例并不限制确定第一料堆模型的方法，不违背本申请实施例的意图的方式均在本申请的保护范围之内。

S200、根据所述第一料堆模型，确定第一料堆角度。

在一些实施例中，所述根据所述第一料堆模型，确定第一料堆角度的步骤包括：

S201、根据所述第一料堆模型，确定第一料堆模型的第一侧面投影。

S202、确定所述第一侧面投影上的轮廓点与原点形成的直线，与水平线之间的第一夹角，选取最大的第一夹角作为第一料堆角度。

具体的，第一侧面投影如图3所示，图3上0为原点，轮廓点包括P1、P2…Pn。通过比较可以确定出轮廓点P4对应的第一夹角的角度最大，所以选择轮廓点P4对应的第一夹角作为第一料堆角度。

S300、根据所述第一料堆角度和预设安全角度阈值，确定最小安全角度，确保取料机在运行区域运行时刮板角度不小于最小安全角度。

由于取料机需要移动到目标原料的位置后，才可以获取到目标原料。在移动到目标原料的位置的过程中，可能会触碰到料堆。所以本申请实施例确定取料机在运行区域时刮板的刮板角度，确保取料机可以不触碰料堆。

在一些实施例中，所述根据第一料堆角度和预设安全角度阈值，确定最小安全角度，按照以下公式确定：

θa＝max(θ₁，θ₂，...，θ_n)+θ_t；

其中，θa为最小安全角度，max(θ₁，θ₂，...，θ_n)为第一料堆角度，θ_t为预设安全角度阈值；θ₁，θ₂，...，θ_n为第一侧面投影上的轮廓点与原点形成的直线，与水平线之间的第一夹角。示例性的，第一料堆角度为30°，预设安全角度阈值为5°，确定刮板的最小安全角度为35°，确保取料机的刮板角度大于或等于35°在运行区域对应的区域运行。

所述第一夹角按照下述公式计算：

其中，i＝1、2…n，Pi.z为轮廓点与原点的竖直距离，Pi.x为轮廓点与原点的水平距离。

S400、当取料机运行到取料区域，获取预设长度的取料区域对应的第二料堆模型。

S500、根据所述第二料堆模型，确定第二料堆角度。

在一些实施例中，所述根据所述第二料堆模型，确定第二料堆角度的步骤包括：

根据所述第二料堆模型，确定第二料堆模型的第二侧面投影；

确定所述第二侧面投影上的轮廓点到原点形成的直线，与水平线之间的第二夹角，选取最大的第二夹角作为第二料堆模型的第二料堆角度。本申请实施例中，确定第二料堆角度的步骤与确定第一料堆角度的步骤相同，所以在此不再赘述。

S600、获取取料机的当前刮板角度。需要说明的是，执行步骤S600的时间不做限制，只要在步骤S700之前完成即可。

S700、根据所述当前刮板角度和第二料堆角度，确定第二料堆模型对应区域的状态，所述状态包括安全或不安全。

在一些实施例中，所述根据当前刮板角度和第二料堆角度，确定第二料堆模型对应区域的状态的步骤包括：

计算所述第二料堆角度θ与所述当前刮板角度ρ的差值；

如果所述差值小于预设角度差值θ_t，则确定所述状态包括安全。具体的，θ-ρ＜θ_t，则所述状态包括安全。

如果所述差值大于或等于预设角度差值，则确定所述状态包括不安全。

具体的，当取料机通过运行区域对应的区域后，到达取料区域。为了避免取料机在取料区域与料堆发生碰撞，则获取预设长度的取料区域对应的第二料堆模型。需要说明的是，取料区域对应的区域与料堆发生碰撞是指料堆与刮板的相交角度过大，正常来说，刮板取料时料堆与刮板相交0.2-0.4°，如果相交角度过大，则可能会造成直接碰撞。

如果所述状态包括安全，则刮板不会与第二料堆模型对应区域的料堆发生碰撞。如果所述状态包括不安全，则刮板与第二料堆模型对应区域的料堆发生碰撞。

在一些实施例中，所述方法还包括：

如果所述第二料堆模型对应区域的状态包括不安全，则将第二料堆模型分割为若干第三料堆模型，沿着取料机的运行方向，获取一个第三料堆模型；

确定第三料堆模型对应的区域的状态；

如果所述第三料堆模型对应区域的状态包括不安全，发送不安全消息到终端。

如果所述第三料堆模型对应区域的状态包括安全，则沿着取料机的运行方向，获取下一个第三料堆模型，执行所述确定第三料堆模型对应的区域的状态的步骤。

为了更清楚的了解到第二料堆模型对应区域的状态，当所述第二料堆模型对应区域的状态包括不安全时，可以将第二料堆模型分割成若干第三料堆模型，若干第三料堆模型按照取料机的运行方向排列。按照第三料堆模型排列的顺序，首先获取距离取料机最近的第三料堆模型，判断第三料堆模型对应区域的状态，该判断状态的方法与判断第二料堆模型对应区域的状态的方法相同。当第三料堆模型对应区域的状态包括不安全，则发送不安全消息到终端，工作人员可以通过查看终端，了解到区域的状态，便于指导生产。如果第三料堆模型对应区域的状态包括安全，则按照第三料堆模型的排列顺序，获取下一个第三料堆模型，判断该第三料堆模型对应区域的状态是否安全。如果状态包括安全，则获取下一个第三料堆模型，如果状态包括不安全，则发送不安全消息到终端。

本申请实施例提供一种取料机的防碰撞装置，如图4所示，所述装置包括：

第一获取单元100，用于获取取料机运行区域的第一料堆模型；

第一确定单元200，用于根据所述第一料堆模型，确定第一料堆角度；

控制单元300，用于根据所述第一料堆角度和预设安全角度阈值，确定最小安全角度，确保取料机在运行区域运行时刮板角度不小于最小安全角度；

第二获取单元400，用于当取料机运行到取料区域，获取预设长度的取料区域对应的第二料堆模型；

第二确定单元500，用于根据所述第二料堆模型，确定第二料堆角度；

第三获取单元600，用于获取取料机的当前刮板角度；

第三确定单元700，用于根据所述当前刮板角度和第二料堆角度，确定第二料堆模型对应区域的状态。

在一些实施例中，所述装置还包括：

第四获取单元，用于如果所述第二料堆模型对应区域的状态包括不安全，则将第二料堆模型分割为若干第三料堆模型，沿着取料机的运行方向，获取一个第三料堆模型；

第四确定单元，用于确定第三料堆模型对应的区域的状态；

发送单元，用于如果所述第三料堆模型对应区域的状态包括不安全，发送不安全消息到终端。

在一些实施例中，所述装置还包括：

第五确定单元，用于如果所述第三料堆模型对应区域的状态包括安全，则沿着取料机的运行方向，获取下一个第三料堆模型，执行所述确定第三料堆模型对应的区域的状态的步骤。

由以上技术可知，本申请实施例提供一种取料机的防碰撞方法及装置，所述方法包括：获取取料机运行区域的第一料堆模型；根据所述第一料堆模型，确定第一料堆角度；根据所述第一料堆角度和预设安全角度阈值，确定最小安全角度，确保取料机在运行区域运行时刮板角度不小于最小安全角度；当取料机运行到取料区域，获取预设长度的取料区域对应的第二料堆模型；根据所述第二料堆模型，确定第二料堆角度；获取取料机的当前刮板角度；根据所述当前刮板角度和第二料堆角度，确定第二料堆模型对应区域的状态，所述状态包括安全或不安全。本申请实施例中，本申请利用料堆模型，解决半门取料机的刮板与料堆的碰撞问题，避免取料机运行时与料堆的碰撞。

关于上述实施例中的装置，其中各个单元\模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种取料机的防碰撞方法，其特征在于，所述方法包括：

获取取料机运行区域的第一料堆模型；

根据所述第一料堆模型，确定第一料堆角度；

根据所述第一料堆角度和预设安全角度阈值，确定最小安全角度，确保取料机在运行区域运行时刮板角度大于最小安全角度；

当取料机运行到取料区域，获取预设长度的取料区域对应的第二料堆模型；

根据所述第二料堆模型，确定第二料堆角度；

获取取料机的当前刮板角度；

根据所述当前刮板角度和第二料堆角度，确定第二料堆模型对应区域的状态，所述状态包括安全或不安全。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一料堆模型，确定第一料堆角度的步骤包括：

根据所述第一料堆模型，确定第一料堆模型的第一侧面投影；

确定所述第一侧面投影上的轮廓点与原点形成的直线，与水平线之间的第一夹角，选取最大的第一夹角作为第一料堆角度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据第一料堆角度和预设安全角度阈值，确定最小安全角度，按照以下公式确定：

θα＝max(θ₁，θ₂，...，θ_n)+θ_t；

其中，θa为刮板最小安全角度，max(θ₁，θ₂，...，θ_n)为第一料堆角度，θ_t为预设安全角度阈值；θ₁，θ₂，...，θ_n为第一侧面投影上的轮廓点与原点形成的直线，与水平线之间的第一夹角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二料堆模型，确定第二料堆角度的步骤包括：

根据所述第二料堆模型，确定第二料堆模型的第二侧面投影；

确定所述第二侧面投影上的轮廓点到原点形成的直线，与水平线之间的第二夹角，选取最大的第二夹角作为第二料堆模型的第二料堆角度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前刮板角度和第二料堆角度，确定第二料堆模型对应区域的状态的步骤包括：

计算所述第二料堆角度与所述当前刮板角度的差值；

如果所述差值小于预设角度差值，则确定所述状态包括安全；

如果所述差值大于或等于预设角度差值，则确定所述状态包括不安全。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果所述第二料堆模型对应区域的状态包括不安全，则将第二料堆模型分割为若干第三料堆模型，沿着取料机的运行方向，获取一个第三料堆模型；

确定第三料堆模型对应的区域的状态；

如果所述第三料堆模型对应区域的状态包括不安全，发送不安全消息到终端。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果所述第三料堆模型对应区域的状态包括安全，则沿着取料机的运行方向，获取下一个第三料堆模型，执行所述确定第三料堆模型对应的区域的状态的步骤。

8.一种取料机的防碰撞装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取单元，用于获取取料机运行区域的第一料堆模型；

第一确定单元，用于根据所述第一料堆模型，确定第一料堆角度；

控制单元，用于根据所述第一料堆角度和预设安全角度阈值，确定最小安全角度，控制取料机在运行区域运行时确保刮板角度大于等于所述刮板最小安全角度；第二获取单元，用于当取料机运行到取料区域，获取预设长度的取料区域对应的第二料堆模型；

第二确定单元，用于根据所述第二料堆模型，确定第二料堆角度；

第三获取单元，用于获取取料机的当前刮板角度；

第三确定单元，用于根据所述当前刮板角度和第二料堆角度，确定第二料堆模型对应区域的状态。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第四获取单元，用于如果所述第二料堆模型对应区域的状态包括不安全，则将第二料堆模型分割为若干第三料堆模型，沿着取料机的运行方向，获取一个第三料堆模型；

第四确定单元，用于确定第三料堆模型对应的区域的状态；

发送单元，用于如果所述第三料堆模型对应区域的状态包括不安全，发送不安全消息到终端。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第五确定单元，用于如果所述第三料堆模型对应区域的状态包括安全，则沿着取料机的运行方向，获取下一个第三料堆模型，执行所述确定第三料堆模型对应的区域的状态的步骤。

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