CN113816270A - 一种抓斗清理窖池的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抓斗清理窖池的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：将窖池结构进行空间向量化处理，构建空间坐标系，标定窖池边缘的位置坐标；确定抓斗在窖池中的位置，根据抓斗尺寸标定抓斗的动态状态位置坐标；通过滑移模组、升降模组带动抓斗在窖池内移动，配合抓斗的动作，带动抓斗进行动态调节，控制抓斗的动态状态位置坐标始终不超过边缘坐标；设置激光扫描设备随抓斗移动检测窖池内的物料分布状态。本发明的抓斗清理窖池的控制方法，通过坐标化处理限定抓斗相对于窖池的位置，并且对抓斗位置进行动态调节，实现对窖池边缘物料的抓取。
Description
技术领域
本发明涉及酿酒工艺中的搬运机器人控制技术领域，尤其是指一种抓斗清理窖池的控制方法。
背景技术
酒文化在中国历史文化中占据重要的意义，酿酒的工艺在不断进步，根据不同的酿酒工艺，可以酿造不同口味的酒，中国酒文化历史悠久，然后酿酒工艺还很多都是由人工参与，人工参与酿酒程度不同，酿出来的酒口味就会千差万别，还有现阶段人工成本不断提高，为了提高酿酒的效率和产量，以及要保持酿出的酒口味保持一致性，需要对酿酒工艺进行自动化生产。
随着现阶段自动化技术不断发展进步，在越来越多的行业在推广自动化产线更新换代，在酿酒工艺中酒糟的翻转和转运过程中也加入自动搬运机器人控制技术，搬运机器人酿酒系统可以实现全自动操作功能，以达到减少人工工作强度、物料信息化、提高设备安全性、实现预防性维护、提升综合运行效率等目标，实现对生产的高度自动化、信息化、智能化和无人化的管理。
然而，现有技术的搬运机器人从窖池中抓取酒糟时，难以抓取窖池边缘的酒槽，其中的技术难点在于：一方面，无法精确控制抓斗移动的位置，在抓斗进行边缘抓取时，容易和边缘造成碰撞，另一方面，由于抓斗的运动轨迹限制，抓斗无法实现对边缘物料的抓取，从而造成窖池边缘经常有物料剩余，造成物料的浪费。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中难以实现对窖池边缘清理的技术难点，提供一种抓斗清理窖池的控制方法，通过坐标化处理限定抓斗相对于窖池的位置，并且对抓斗位置进行动态调节，实现对窖池边缘物料的抓取。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种抓斗清理窖池的控制方法，包括以下步骤：
将窖池结构进行空间向量化处理，构建空间坐标系，标定窖池边缘的位置坐标；
确定抓斗在窖池中的位置，根据抓斗尺寸标定抓斗的动态状态位置坐标；
通过滑移模组、升降模组带动抓斗在窖池内移动，配合抓斗的动作，带动抓斗进行动态调节，控制抓斗的动态状态位置坐标始终不超过边缘坐标；
设置激光扫描设备随抓斗移动检测窖池内的物料分布状态。
在本发明的一个实施例中，所述空间坐标系包括长度坐标、宽度坐标和高度坐标三个方向，以窖池三边交汇处作为坐标原点，建立窖池空间三维模型结构，使窖池内的每一个位置都能通过坐标表示。
在本发明的一个实施例中，所述抓斗的动态状态包括抓斗张开和抓斗闭合两个极限位置状态，在进行抓取动作前，控制抓斗处于张开状态，标定抓斗的张开状态的位置坐标不超过窖池的边缘坐标，在抓取完成后，控制抓斗处于闭合状态，标定抓斗闭合状态的位置坐标不超过窖池的边缘坐标。
在本发明的一个实施例中，所述抓斗对窖池侧面边缘的抓取方法包括：控制抓斗处于张开状态，滑移组件带动抓斗移动到窖池侧面边缘，通过动态状态位置坐标限定抓斗侧面边缘位置与窖池侧面边缘坐标一致；控制抓斗从张开状态向闭合状态变换，完成抓料动作；在完成抓取动作时，所述滑移组件配合抓斗位置的动态变化，通过滑移组件动态调整抓斗的位置，使抓斗侧面最边缘的位置始终与窖池侧面边缘坐标一致。
在本发明的一个实施例中，所述抓斗对窖池底面的抓取方法包括：控制抓斗处于张开状态，升降组件带动抓斗移动到窖池底面边缘，通过动态状态位置坐标限定抓斗底面边缘位置与窖池底面边缘坐标一致；控制抓斗从张开状态向闭合状态变换，完成抓料动作；在完成抓取动作时，所述升降组件配合抓斗位置的动态变化，通过升降组件动态调整抓斗的位置，使抓斗最底面边缘的位置始终与窖池底面边缘坐标一致。
在本发明的一个实施例中，所述抓斗的位置控制系统包括plc控制器、变频器，变频电机，位置传感器，plc控制器根据位置传感器反馈的位置数据和坐标参考位置计算位置误差,由位置误差计算速度补偿，由速度补偿结合参考速度做为给变频器的速度给定，变频器根据以上速度给定采用速度闭环的矢量控制精确控制电机转速，使滑移组件和升降组件配合抓斗的动态变化速度一致。
在本发明的一个实施例中，所述滑移组件通过设置激光测距仪限定在空间坐标系的位置，激光测距仪测定的距离与空间坐标系的坐标一一对应。
在本发明的一个实施例中，所述滑移组件包括横向滑移行车和纵向滑移行车，所述横向滑移行车和纵向滑移行车均由PID精确控制滑移的速度和位置，所述滑移行车和纵向滑移行车采用寸动技术控制，寸动的距离达到毫米级控制。
在本发明的一个实施例中，所述升降组件滑移组件采用绝对值旋转编码器和增量型旋转编码器通过脉冲数累加计算起升位置，由旋转编码器控制的起升位置与空间坐标系的坐标一一对应。
在本发明的一个实施例中，所述激光扫描设备为双激光雷达，所述双激光雷达对单点位置进行多次测量，通过高斯分布的统计算法进行数据处理，再将数据进行成像处理。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的抓斗清理窖池的控制方法，将窖池结构进行空间向量化处理，构建空间坐标系，分别在空间坐标系中标定窖池边缘的位置坐标和抓斗的动态状态位置坐标，通过坐标化处理限定抓斗相对于窖池的位置，防止抓斗与窖池碰撞；
通过滑移模组、升降模组带动抓斗在窖池内移动，配合抓斗的动作，带动抓斗进行动态调节，控制抓斗的动态状态位置坐标始终不超过边缘坐标，实现对窖池边缘物料的抓取；
并且，设置激光扫描设备随抓斗移动，一方面能够判断物料的位置，便于抓斗进行抓取，另一方面随抓斗移动的激光扫描设备，能够移动到窖池中的任何位置，对窖池中剩余物料进行准确扫描。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明的抓斗清理窖池的控制方法的步骤流程图；
图2是本发明的抓斗对窖池侧面边缘抓取的过程图；
图3是本发明的抓斗对窖池底面边缘抓取的过程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的一种抓斗清理窖池的控制方法，包括以下步骤：
将窖池结构进行空间向量化处理，构建空间坐标系，标定窖池边缘的位置坐标；所述空间坐标系为XZY三轴坐标系，包括长度坐标、宽度坐标和高度坐标三个方向，以窖池三边交汇处作为坐标原点，建立窖池空间三维模型结构，使窖池内的每一个位置都能通过坐标表示；
确定抓斗在窖池中的位置，根据抓斗尺寸标定抓斗的动态状态位置坐标；所述抓斗的动态状态包括抓斗张开和抓斗闭合两个极限位置状态，在进行抓取动作前，控制抓斗处于张开状态，标定抓斗的张开状态的位置坐标不超过窖池的边缘坐标，在抓取完成后，控制抓斗处于闭合状态，标定抓斗闭合状态的位置坐标不超过窖池的边缘坐标，防止抓斗与窖池碰撞；
通过滑移模组、升降模组带动抓斗在窖池内移动，配合抓斗的动作，带动抓斗进行动态调节，控制抓斗的动态状态位置坐标始终不超过边缘坐标，在对边缘物料进行抓取时，
设置激光扫描设备随抓斗移动检测窖池内的物料分布状态，一方面能够判断物料的位置，便于抓斗进行抓取，另一方面随抓斗移动的激光扫描设备，能够移动到窖池中的任何位置，对窖池中剩余物料进行准确扫描。
参照图2所示，所述抓斗对窖池侧面边缘的抓取方法包括：控制抓斗处于张开状态，滑移组件带动抓斗移动到窖池侧面边缘，通过动态状态位置坐标限定抓斗侧面边缘位置与窖池侧面边缘坐标一致；升降组件带动料斗向下移动，所述抓斗贴合窖池侧面向下移动，根据激光扫描设备检测到的物料情况移动到指定的抓取位置，控制抓斗从张开状态向闭合状态变换，完成抓料动作；抓斗从张开状态到闭合状态变换时，抓斗的侧面边缘位置动态变化，所述滑移组件配合抓斗位置的动态变化，通过滑移组件动态调整抓斗的位置，使抓斗侧面最边缘的位置始终与窖池侧面边缘坐标一致，尽可能的抓取窖池侧面边缘的物料。
参照图3所示，所述抓斗对窖池底面的抓取方法包括：控制抓斗处于张开状态，升降组件带动抓斗移动到窖池底面边缘，通过动态状态位置坐标限定抓斗底面边缘位置与窖池底面边缘坐标一致；控制抓斗从张开状态向闭合状态变换，完成抓料动作；抓斗从张开状态到闭合状态变换时，抓斗的底面边缘位置动态变化，所述升降组件配合抓斗位置的动态变化，通过升降组件动态调整抓斗的位置，使抓斗最底面边缘的位置始终与窖池底面边缘坐标一致，尽可能的抓取窖池底面边缘的物料。
上述抓取方法中，都需要将抓斗的抓取速度与滑移组件或升降组件的速度进行匹配，具体地，所述抓斗的位置控制系统包括plc控制器、变频器，变频电机，位置传感器，plc控制器根据位置传感器反馈的位置数据和坐标参考位置计算位置误差,由位置误差计算速度补偿，由速度补偿结合参考速度做为给变频器的速度给定，变频器根据以上速度给定采用速度闭环的矢量控制精确控制电机转速，使滑移组件和升降组件配合抓斗的动态变化速度一致，防止因速度不一致造成抓斗与窖池的碰撞。
具体地，所述滑移组件通过设置激光测距仪限定在空间坐标系的位置，激光测距仪测定的距离与空间坐标系的坐标一一对应；所述升降组件滑移组件采用绝对值旋转编码器和增量型旋转编码器通过脉冲数累加计算起升位置，由旋转编码器控制的起升位置与空间坐标系的坐标一一对应。
本实施例中，所述滑移组件包括横向滑移行车和纵向滑移行车，所述横向滑移行车和纵向滑移行车均由PID精确控制滑移的速度和位置，所述滑移行车和纵向滑移行车采用寸动技术控制，寸动的距离达到毫米级控制。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种抓斗清理窖池的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
将窖池结构进行空间向量化处理，构建空间坐标系，标定窖池边缘的位置坐标；
确定抓斗在窖池中的位置，根据抓斗尺寸标定抓斗的动态状态位置坐标；
通过滑移模组、升降模组带动抓斗在窖池内移动，配合抓斗的动作，带动抓斗进行动态调节，控制抓斗的动态状态位置坐标始终不超过边缘坐标；
设置激光扫描设备随抓斗移动检测窖池内的物料分布状态。
2.根据权利要求1所述的抓斗清理窖池的控制方法，其特征在于：所述空间坐标系包括长度坐标、宽度坐标和高度坐标三个方向，以窖池三边交汇处作为坐标原点，建立窖池空间三维模型结构，使窖池内的每一个位置都能通过坐标表示。
3.根据权利要求1所述的抓斗清理窖池的控制方法，其特征在于：所述抓斗的动态状态包括抓斗张开和抓斗闭合两个极限位置状态，在进行抓取动作前，控制抓斗处于张开状态，标定抓斗的张开状态的位置坐标不超过窖池的边缘坐标，在抓取完成后，控制抓斗处于闭合状态，标定抓斗闭合状态的位置坐标不超过窖池的边缘坐标。
4.根据权利要求3所述的抓斗清理窖池的控制方法，其特征在于：所述抓斗对窖池侧面边缘的抓取方法包括：控制抓斗处于张开状态，滑移组件带动抓斗移动到窖池侧面边缘，通过动态状态位置坐标限定抓斗侧面边缘位置与窖池侧面边缘坐标一致；控制抓斗从张开状态向闭合状态变换，完成抓料动作；在完成抓取动作时，所述滑移组件配合抓斗位置的动态变化，通过滑移组件动态调整抓斗的位置，使抓斗侧面最边缘的位置始终与窖池侧面边缘坐标一致。
5.根据权利要求3所述的抓斗清理窖池的控制方法，其特征在于：所述抓斗对窖池底面的抓取方法包括：控制抓斗处于张开状态，升降组件带动抓斗移动到窖池底面边缘，通过动态状态位置坐标限定抓斗底面边缘位置与窖池底面边缘坐标一致；控制抓斗从张开状态向闭合状态变换，完成抓料动作；在完成抓取动作时，所述升降组件配合抓斗位置的动态变化，通过升降组件动态调整抓斗的位置，使抓斗最底面边缘的位置始终与窖池底面边缘坐标一致。
6.根据权利要求3或4所述的抓斗清理窖池的控制方法，其特征在于：所述抓斗的位置控制系统包括plc控制器、变频器，变频电机，位置传感器，plc控制器根据位置传感器反馈的位置数据和坐标参考位置计算位置误差,由位置误差计算速度补偿，由速度补偿结合参考速度做为给变频器的速度给定，变频器根据以上速度给定采用速度闭环的矢量控制精确控制电机转速，使滑移组件和升降组件配合抓斗的动态变化速度一致。
7.根据权利要求1所述的抓斗清理窖池的控制方法，其特征在于：所述滑移组件通过设置激光测距仪限定在空间坐标系的位置，激光测距仪测定的距离与空间坐标系的坐标一一对应。
8.根据权利要求7所述的抓斗清理窖池的控制方法，其特征在于：所述滑移组件包括横向滑移行车和纵向滑移行车，所述横向滑移行车和纵向滑移行车均由PID精确控制滑移的速度和位置，所述滑移行车和纵向滑移行车采用寸动技术控制，寸动的距离达到毫米级控制。
9.根据权利要求1所述的抓斗清理窖池的控制方法，其特征在于：所述升降组件滑移组件采用绝对值旋转编码器和增量型旋转编码器通过脉冲数累加计算起升位置，由旋转编码器控制的起升位置与空间坐标系的坐标一一对应。
10.根据权利要求1所述的抓斗清理窖池的控制方法，其特征在于：所述激光扫描设备为双激光雷达，所述双激光雷达对单点位置进行多次测量，通过高斯分布的统计算法进行数据处理，再将数据进行成像处理。
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