CN113494886A - 一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统及方法,属于焦化行业焦炉大车自动化技术领域。技术方案是:焦炉(1)的一侧设有轨道(8),大车(2)设置在轨道(8)上,焦炉与大车相邻一侧的炉壁上设有定位尺(4)和防雨板(5),定位尺沿大车运行方向设置,定位尺上等距分布多组位置数据,大车车体一侧设有视觉相机(3),视觉相机(3)与安装在焦炉上面的定位尺平行相对,大车底部设有车轮,车轮的车轮轴上设有增量式旋转编码器(7)。本发明通过设置带有位置数据的定位尺,视觉相机沿大车运行全程采集的定位尺位置数据,增量式旋转编码器传输给高速计数模块的信息,精确测定大车行走距离,确保大车定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统及方法,属于焦化行业焦炉大车自动化技术领域。
背景技术
在焦炉生产作业过程中,焦炉四大车的定位精度和可靠性关系到焦炭生产效率和系统安全。焦炉大车定位不准会造成推焦、装煤、拦焦、熄焦等过程发生故障,甚至造成事故。提供一种稳定性好、精度高的定位方式成为焦炉大车自动化控制领域的迫切需求。
现有的焦炉大车定位方式一部分采用人工控制,工人劳动强度大,工作环境恶劣,易出现误操作;另一部分采用自动化定位系统,多采用以下技术路线:编码电缆、激光测距仪、码牌+增量式旋转编码器。编码电缆定位装置通过编码电缆和天线箱之间的电磁耦合来进行位置检测,长距离安装施工难度高;激光测距仪定位装置利用激光传感器测距定位,容易受到遮挡物干扰,抗环境干扰能力差;码牌+增量式旋转编码器定位装置利用增量式旋转编码器进行精确定位,间断布置的码牌和光电开关进行炉号识别,实现位置的粗测量,同时码牌和光电开关检测的位置信息对增量式旋转编码器数据进行校正。但此种方案不能在行程的全程对编码器进行校正,无法全程识别大车所在位置。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统及方法,解决人工控制劳动强度大,易出现误操作问题;同时解决现有自动化定位系统安装施工难度大、定位不准、抗环境干扰能力差、不能全程对编码器进行校正的问题。
本发明的技术方案是:
一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统,包含焦炉、大车、视觉相机、定位尺、防雨板、车轮、增量式旋转编码器和轨道,所述焦炉的一侧设有轨道,大车设置在轨道上,焦炉与大车相邻一侧的炉壁上设有定位尺和防雨板,防雨板位于定位尺的上方,定位尺沿大车运行方向设置,定位尺上等距分布多组位置数据,大车车体一侧设有视觉相机,视觉相机与安装在焦炉上面的定位尺平行相对,用于识别并读取定位尺数据;大车底部设有车轮,车轮的车轮轴上设有增量式旋转编码器,用于确定大车位置。
所述大车通过大车驱动装置在轨道上移动。
所述增量式旋转编码器的高速计数模块计算车轮转动的圈数和旋转角度,定位大车位置。
所述增量式旋转编码器和视觉相机均与中央控制器连接。
所述定位尺上相隔3-5cm设置一组位置数据。
所述定位尺上每隔相同距离设置一组清零编码,清零编码与视觉相机相对匹配设置。
所述视觉相机为工业相机,带有自动调焦功能,相机上面带有光源。
所述中央控制器为工业电脑或PLC。
所述大车驱动装置包括变频器、电机、联轴器、减速器。
一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位方法,采用上述定位系统,步骤如下:当大车运行时,视觉相机实时采集定位尺上的位置数据,传输给中央控制器;在大车行驶到即将到达设定位置时,视觉相机采集到设定好的定位尺位置数据,通过中央控制器来控制大车驱动装置对大车进行速度调节,并通过增量式旋转编码器传输给高速计数模块的信息,精确测定大车行走距离,确保大车定位精度。
上述定位方法的具体步骤步骤如下:
步骤一、定位系统接到指令信息,确认需要定位的炉号;
步骤二视觉相机进行实时拍摄,采集定位尺上的位置数据;
步骤三、中央控制器根据输入的定位炉号和视觉相机采集的定位尺位置数据,按照建立的X轴坐标系信息,计算对比得出坐标修正值;
步骤四、中央控制器根据坐标修正值控制大车驱动装置前进或者后退;
步骤五、大车行走过程中,增量式旋转编码器随车轮旋转,高速计数模块记录脉冲数;与此同时,视觉相机每隔一段距离拍摄到清零编码,中央控制器对高速计数模块记录数据进行清零,消除误差;
步骤六、大车行进到定位炉号附近位置,视觉相机拍摄到对应位置数据,中央控制器根据增量式旋转编码器信号,控制大车驱动装置对大车精确定位。
本发明的积极效果:通过设置带有位置数据的定位尺,沿大车行走路线建立一套X轴坐标系。视觉相机沿大车运行全程采集的定位尺位置数据,从而判定大车所处位置。通过中央控制模块来控制大车驱动装置对大车进行速度调节,增量式旋转编码器传输给高速计数模块的信息,精确测定大车行走距离,确保大车定位精度。定位尺每隔一段距离设置一组清零编码,视觉相机采集到的清零编码后,所述高速计数模块进行清零,以消除车轮打滑等因素产生的误差。安装施工难度小、定位准、抗环境干扰能力强,能全程对编码器进行校正。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明俯视图;
图3为本发明大车定位系统图;
图4为本发明系统完成焦炉大车定位的流程图;
图中: 焦炉1、大车2、视觉相机3、定位尺4、防雨板5、车轮6、增量式旋转编码器7、轨道8、高速计数模块9、中央控制器10、大车驱动装置11。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明:
一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统,包含焦炉1、大车2、视觉相机3、定位尺4、防雨板5、车轮6、增量式旋转编码器7和轨道8,所述焦炉1的一侧设有轨道8,大车2设置在轨道8上,焦炉1与大车相邻一侧的炉壁上设有定位尺4和防雨板5,防雨板5位于定位尺4的上方,定位尺4沿大车2运行方向设置,定位尺4上等距分布多组位置数据,大车2车体一侧设有视觉相机3,视觉相机3与安装在焦炉上面的定位尺平行相对,用于识别并读取定位尺数据;大车2底部设有车轮6,车轮6的车轮轴上设有增量式旋转编码器7,用于确定大车位置。
所述大车2通过大车驱动装置11在轨道8上移动。
所述增量式旋转编码器7的高速计数模块9计算车轮6转动的圈数和旋转角度,定位大车2位置。
所述增量式旋转编码器7和视觉相机3均与中央控制器10连接。
所述定位尺4上相隔3-5cm设置一组位置数据。
所述定位尺4上每隔相同距离设置一组清零编码,清零编码与视觉相机3相对匹配设置。
所述视觉相机3为工业相机,带有自动调焦功能,相机上面带有光源。
所述中央控制器10为工业电脑或PLC。
一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位方法,采用上述定位系统,步骤如下:当大车运行时,视觉相机实时采集定位尺上的位置数据,传输给中央控制器;在大车行驶到即将到达设定位置时,视觉相机采集到设定好的定位尺位置数据,通过中央控制器来控制大车驱动装置对大车进行速度调节,并通过增量式旋转编码器传输给高速计数模块的信息,精确测定大车行走距离,确保大车定位精度。
上述定位方法,采用权上述定位系统,具体步骤如下:
步骤一、定位系统接到指令信息,确认需要定位的炉号;
步骤二视觉相机3进行实时拍摄,采集定位尺4上的位置数据;
步骤三、中央控制器10根据输入的定位炉号和视觉相机3采集的定位尺位置数据,按照建立的X轴坐标系信息,计算对比得出坐标修正值;
步骤四、中央控制器10根据坐标修正值控制大车驱动装置11前进或者后退;
步骤五、大车2行走过程中,增量式旋转编码器7随车轮旋转,高速计数模块9记录脉冲数;与此同时,视觉相机3每隔一段距离拍摄到清零编码,中央控制器10对高速计数模块9记录数据进行清零,消除误差;
步骤六、大车2行进到定位炉号附近位置,视觉相机3拍摄到对应位置数据,中央控制器10根据增量式旋转编码器信号,中央控制器10分析大车行走误差值,是否大于或小于预定值,修正后控制大车驱动装置11对大车精确定位。
本实施例,如图所示,本发明用于焦炉大车运行过程中的精确直线定位。所述定位尺安4装在焦炉1一侧,沿大车2运行方向直线平行布置,定位尺4上面按同等距离均布位置数据,用于大车4位置校正。定位尺4上方设置有防雨板5,使定位尺4在不同气象环境中处于洁净状态;所述视觉相机3包括相机本身和相机光源,安装在大车2上面,与安装在焦炉1上面的定位尺4平行相对,用于识别并读取定位尺4数据;增量式旋转编码器7安装在大车的从动车轮轴上,在大车2行走时发送脉冲信号给高速计数模块9;所述高速计数模块9,用于增量式旋转编码器7的脉冲信号计数,计算车轮6转动的圈数和旋转角度,从而精确定位大车2位置。当大车2运行时,视觉相机3实时采集定位尺4上的位置数据,传输给中央控制器11。在大车行驶到即将到达设定位置时,视觉相机3采集到设定好的定位尺4位置数据,通过中央控制器10来控制大车2驱动装置对大车进行速度调节,并通过增量式旋转编码器7传输给高速计数模块9的信息,精确测定大车2行走距离,确保大车2定位精度。
所述定位尺4为不锈钢板制作,每隔相同距离设置一组位置数据,位置数据间距约为3-5cm。定位尺安装在与大车轨道8相邻的焦炉1一侧。当定位尺4安装完成后,沿大车行走路线建立了一套X轴坐标系,定位尺4上的若干位置数据对应大车2需要停下的位置及开始减速的位置。
所述定位尺4每隔相同的若干组位置数据设置一组清零编码,大车2行走过程中,视觉相机3采集到的清零编码后,高速计数模块9清零,以消除车轮6打滑等因素产生的误差。当大车2与设置的停车位置偏差大于50cm时,定位系统报警。
Claims (10)
1.一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统,其特征在于:包含焦炉(1)、大车(2)、视觉相机(3)、定位尺(4)、防雨板(5)、车轮(6)、增量式旋转编码器(7)和轨道(8),所述焦炉(1)的一侧设有轨道(8),大车(2)设置在轨道(8)上,焦炉(1)与大车相邻一侧的炉壁上设有定位尺(4)和防雨板(5),防雨板(5)位于定位尺(4)的上方,定位尺(4)沿大车(2)运行方向设置,定位尺(4)上等距分布多组位置数据,大车(2)车体一侧设有视觉相机(3),视觉相机(3)与安装在焦炉上面的定位尺平行相对,用于识别并读取定位尺数据;大车(2)底部设有车轮(6),车轮(6)的车轮轴上设有增量式旋转编码器(7),用于确定大车位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统,其特征在于:所述大车(2)通过大车驱动装置(11)在轨道(8)上移动。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统,其特征在于:所述增量式旋转编码器(7)的高速计数模块(9)计算车轮(6)转动的圈数和旋转角度。
4.根据权利要求3所述的一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统,其特征在于:所述增量式旋转编码器(7)和视觉相机(3)均与中央控制器(10)连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统,其特征在于:所述定位尺(4)上相隔3-5cm设置一组位置数据。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统,其特征在于:所述定位尺(4)上每隔相同距离设置一组清零编码,清零编码与视觉相机(3)相对匹配设置。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统,其特征在于:所述视觉相机(3)为工业相机,带有自动调焦功能,相机上面带有光源。
8.根据权利要求4所述的一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位系统,其特征在于:所述中央控制器(10)为工业电脑或PLC。
9.一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位方法,采用权利要求1-8任意一项所述的定位系统,其特征在于:当大车运行时,视觉相机实时采集定位尺上的位置数据,传输给中央控制器;在大车行驶到即将到达设定位置时,视觉相机采集到设定好的定位尺位置数据,通过中央控制器来控制大车驱动装置对大车进行速度调节,并通过增量式旋转编码器传输给高速计数模块的信息,精确测定大车行走距离,确保大车定位精度。
10.根据权利要求9所述的一种基于视觉相机和旋转编码器的焦炉大车定位方法,其特征在于具体步骤如下:
步骤一、定位系统接到指令信息,确认需要定位的炉号;
步骤二、视觉相机(3)进行实时拍摄,采集定位尺(4)上的位置数据;
步骤三、中央控制器(10)根据输入的定位炉号和视觉相机(3)采集的定位尺位置数据,按照建立的X轴坐标系信息,计算对比得出坐标修正值;
步骤四、中央控制器(10)根据坐标修正值控制大车驱动装置(11)前进或者后退;
步骤五、大车(2)行走过程中,增量式旋转编码器(7)随车轮旋转,高速计数模块(9)记录脉冲数;与此同时,视觉相机(3)每隔一段距离拍摄到清零编码,中央控制器(10)对高速计数模块(9)记录数据进行清零,消除误差;
步骤六、大车(2)行进到定位炉号附近位置,视觉相机(3)拍摄到对应位置数据,中央控制器(10)根据旋转编码器信号,控制大车驱动装置(11)对大车精确定位。
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Legal Events
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---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211012 |