CN114180353B - 一种多类型物料备料无人天车智能控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有色金属冶炼领域，公开一种多类型物料备料无人天车智能控制系统及方法，利用三维激光扫描成像系统，调度系统，物料转运天车；三维激光扫描成像系统对库区各个料池进行扫描，获取料池的高程数据，将库区网格化。按照设置的规则，基于激光扫描数据，将入料位状态分为：料满、料高、料低、料空状态；基于上料仓称重传感器数据，将上料仓状态分为：料满、料高、料低、料空状态。上位机库区管理调度系统，根据生产计划要求，结合入料位、上料仓状态的状态划分，给与不同作业优先等级，并生成相应执行任务，天车实时对料仓原料的上料和倒料作业。实现自动化控制，并且能够合理规划物料转运，避免生产过程中的积料、缺料。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属冶炼领域，具体地，涉及一种多类型物料备料无人天车智能控制系统及方法。
背景技术
有色冶炼行业，比如铅锌金属冶炼，原料涉及多种类型，需要按照一定的比例统筹处理不同种类的原料，也就是将基础物料按照一定的重量配方比组合成配方物料。目前这项工作，大部分是根据人工经验，粗略计算，并手动操作实现。现有技术公开了：CN202111020645.8一种物料长堆无人堆取料智能调度系统，包括无人化散料输送系统、上位机软件系统、无线通信系统和双控控制系统，其中，无人化散料输送系统包括卸料区控制系统、堆场控制系统和调配与原煤库控制系统，所述上位机软件系统用于通过无线通信系统网络连接无人化散料输送系统和双控控制系统并收发信息，利用双控控制系统控制将物料依次通过卸料区控制系统、堆场控制系统和调配与原煤库控制系统输送后进行水泥原料的制备生产。
现有技术虽然公开了一种物料长堆无人堆取料智能调度系统，仍然存在以下问题：
缺点一：无法对多种物料进行区分存储、转运；
缺点二：对料仓内物料的存储量无法进行管控，容易造成积料或者缺料；
缺点三：自动高效配料，提高作业效率，减少安全事故,操作简单，减轻了人工劳动强度，提高了生产作业的安全性，降低了企业生产成本。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种多类型物料备料无人天车智能控制系统。
本发明的目的通过以下技术方案实现：公开一种多类型物料备料无人天车智能控制系统，用于对料仓内存储物体进行转运，所述料仓不仅仅设置一个，每个料仓对应放置一种物料，所述料仓包括可供物料存放的入料位以及上料位，所述入料位接收来料并存放，所述上料位接收入料位内的物料并进行存放，所述入料位以及上料位的包括料满、料高、料低以及料空四种储存状态；所述控制系统包括调度系统、将物料转运的天车、识别入料位以及上料位中物料储存数据的料仓库存识别装置；所述调度系统包括：
信号接收模块；用于接收用户输入或上层生产系统的生产任务信息；
信号处理模块；包括信号连接所述料仓库识别装置、采集料仓实际库存信息的信号采集模块，所述信号采集模块还信号连接所述天车，确认天车实际位置，以及与所述信号采集模块信号连接的的信号分析模块，所述信号分析模块接收信号采集模块中的库存信号从而分析入料位以及上料位具体处于哪一种储存状态，并将此信息反馈至控制模块；当入料位处于料满时，所述控制模块控制天车优先从入料位取料，当上料位处于料满时，所述控制模块控制天车优先从入料位取料；
控制模块；信号连接所述信号接收模块以及信号分析模块，根据生产任务信息以及库存信息，控制所述天车转运料仓内物料。
进一步地，所述调度系统采用springboot框架的四层架构，包含web层、service层、Dao层和数据存储层，数据存储层使用MySql数据库。
进一步地，所述调度系统包括远程操控端，以及与远程操作端信号连接的数据展示模块和传输终端模块；所述远程操控端包括远程操控台以及设置在远程操控台上的PC操作界面以及监控大屏，所述远程操作台信号连接所述控制模块，人工在PC操作界面上下达指令，所述控制模块接收相关指令并控制天车完成对应动作；所述监控大屏信号连接所述数据展示模块；数据展示模块包括首页展示模块和大数据展示模块，首页展示模块用于展示当前工作流程，大数据展示模块用于实时获取天车点位指标信息、确定天车状态、监控天车起升位置信息及当前流程变化；所述传输终端模块用于存储和交互作业流程数据。
更近一步地，所述天车包括半自动以及全自动两种作业模式，支持人工或上层生产系统录入生产计划；半自动模式下，可根据操作人员输入的任务或动作指令或动作指令组合，将坐标点位信息进行存储，更新采集传输终端模块存储的坐标数据，以控制和监控智能天车作业流程。
更近一步地，所述数据展示模块可根据当前天车运动轨迹和天车当前情况点位值，形成2D动画效果，并在所述监控大屏上显示。
更近一步地，所述料仓库存识别装置包括用于确认入料位实际物料的激光3D扫描仪以及用于确认上料位实际物料的重量传感器，对料仓扫描，得到料仓高程数据；所述数据显示模块结合库区高程数据以及天车机组的实时位置信息形成库区的三维坐标系，并以二维网格的方式呈现在所述PC操作界面。
更近一步地，所述数据展示模块信号连接数据处理模块，可通过采集天车指标数据、终端设备数据、传感设备数据进行整体存储，通过数据分析，为实现智能控制提供数据支撑。
进一步地，所述调度系统还包括与控制模块信号连接的安全管理模块，所述安全管理模块包括设置于所述料仓的光缆传感器、设置于仓库大门的门禁检测装置，所述控制模块接收安全管理模块的检测信号，对库区业务进行监控及业务调整，对进出库区车辆提供引导，指派天车协同作业。
进一步地，所述天车不仅仅设置一辆，所述安全管理模块中设定两辆天车的安全距离，所述安全管理模块信号连接所述信息采集模块从而确认两辆天车之间的实际距离，当天车实际距离低于安全距离时，与所述安全管理模块信号连接的控制模块将控制天车制动。
本发明还公开一种多类型物料备料无人天车智能控制方法，包括以下步骤：
S1：天车接收转运指令；
S2：确认物料存储位置以及储存信息；
S3：根据优先级设置，天车对应移动到料仓入料位或者上料位进行取料；
S4：天车将抓取的物料抓取混料仓，以便下一道工序生产所需；
来料处理，包括以下步骤：
S10：确认来料信息；
S11：确认来料对应的料仓；
S12：天车移动车卸料区，将来料转运到料仓的入料位中；
S13：入料位中物料达到料满状态时，启动传送带将入料位中物料传输至上料位中，天车再次卸料。
S14：卸料完成，天车返回休闲区，等待下一工作命令。
与现有技术相比，本申请中设计智能控制系统，利用此控制系统，判断各个料仓内物料的实际储存状态，并且根据料仓储存状态，通过系统控制天车按照对应的优先级进行放料或者取料，实现自动化控制的同时，能过有效避免积料或者断料风险。
其具有以下有益效果：
1)控制多台天车对多种物料进行区分存储、转运；
2)合理管口料仓内物料的存储量，合理调运生产所需物料，避免积料或者缺料甚至断料；
3)自动高效配料，提高作业效率，减少安全事故,操作简单，减轻了人工劳动强度，提高了生产作业的安全性，降低了企业生产成本；
附图说明
图1为本发明一种多类型物料备料无人天车智能控制系统中全自动流程示意图；
图2为本发明一种多类型物料备料无人天车智能控制系统中物料调度流程示意图；
图3为本发明一种多类型物料备料无人天车智能控制方法中料仓物料转移示意图；
图4为本发明一种多类型物料备料无人天车智能控制方法中来料转移示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
实施例一
如图1～2所示，提供一种多类型物料备料无人天车智能控制系统，用于对料仓内存储物体进行转运，料仓不仅仅设置一个，每个料仓对应放置一种物料，料仓包括可供物料存放的入料位以及上料位，入料位接收来料并存放，上料位接收入料位内的物料并进行存放，入料位以及上料位的包括料满、料高、料低以及料空四种储存状态；控制系统包括调度系统、将物料转运的天车、识别入料位以及上料位中物料储存数据的料仓库存识别装置；调度系统包括：
信号接收模块；用于接收用户输入或上层生产系统的生产任务信息；
信号处理模块；包括信号连接料仓库识别装置、采集料仓实际库存信息的信号采集模块，信号采集模块还信号连接天车，确认天车实际位置，以及与信号采集模块信号连接的的信号分析模块，信号分析模块接收信号采集模块中的库存信号从而分析入料位以及上料位具体处于哪一种储存状态，并将此信息反馈至控制模块；当入料位处于料满时，控制模块控制天车优先从入料位取料，当上料位处于料满时，控制模块控制天车优先从入料位取料；
控制模块；信号连接信号接收模块以及信号分析模块，根据生产任务信息以及库存信息，控制天车转运料仓内物料。
仓库内包括多个供物料存储的料仓，每个料仓对应一种储存物料，料仓对应的存储物料可更改。通过此系统自动控制天车将运输车辆上的来料转移至规定料仓的入料位进行存储，放料过程中，此系统通过库存识别装置实时监控入料位的存储量，利用重量传感器检测上料位实际库存，当入料位的存储量达到料满状态时，通过系统控制入料位与上料位连接的传送带，通过传送带将入料位的物体转移至上料位，避免入料位堆积过多的物料而造成积料。当收到生产任务时，控制系统根据生产需求自动控制天车从不同的料仓内夹取配比重量的物料送至混合料仓进行混料，混料均匀后的物料进入下工序。此系统通过调运系统，实现物料转运的自动化控制。调度系统，一般采用比较常见springboot框架的四层架构，包含表示层(web层)、业务逻辑层(service层)、数据访问层(Dao层)和数据存储层(MySql层)，数据存储层使用MySql数据库，web层负责前端展示和用户请求的处理，service层实现核心业务逻辑和事务控制，Dao层重点负责数据库访问，完成持久化功能，数据存储层主要服务资源和数据的存储；中控系统主要用于调度系统和智能设备之间的通信，将从调度系统的控制参数下发至智能设备及将设备端采集的数据上传至调度系统，中控系统具体为通信调度系统，通过TCP、HTTP、OPC建立通信。
实施例二
实施例二的区别点在于，调度系统包括远程操控端，以及与远程操作端信号连接的数据展示模块和传输终端模块；远程操控端包括远程操控台以及设置在远程操控台上的PC操作界面以及监控大屏，远程操作台信号连接控制模块，人工在PC操作界面上下达指令，控制模块接收相关指令并控制天车完成对应动作；监控大屏信号连接数据展示模块；数据展示模块包括首页展示模块和大数据展示模块，首页展示模块用于展示当前工作流程，大数据展示模块用于实时获取天车点位指标信息、确定天车状态、监控天车起升位置信息及当前流程变化；传输终端模块用于存储和交互作业流程数据。通过此数据展示模块，人工也可以在后台操作端下达相关控制指令，同时也能直观观察库存内各个料仓物料存储状态以及天车运行状态，实现远程监控。传输终端模块及时更新相关生产数据，保证此系统稳定、可持续运行。
天车包括半自动以及全自动两种作业模式，支持人工或上层生产系统录入生产计划；半自动模式下，可根据操作人员输入的任务或动作指令或动作指令组合，将坐标点位信息进行存储，更新采集传输终端模块存储的坐标数据，以控制和监控智能天车作业流程。调度支持全天车的全自动运行，同时也支持半自动和全自动+半自动混合模式。天车包括半自动以及全自动两种作业模式，支持人工或上层生产系统录入生产计划；半自动模式下，可根据操作人员输入的任务或动作指令或动作指令组合，将坐标点位信息进行存储，更新采集传输终端模块存储的坐标数据，以控制和监控智能天车作业流程。初始状态全部天车为半自动模式，人工将天车运行模式改为全自动后，该天车就可以全自动运行。其他没有更改为全自动的天车，将处于半自动模式。在仓库内设置一个天车等待区，确保天车能持续进行工作。首先天车全部进入等待区域，然后等待人工在上位机调度界面点击启动后变成全自动模式，然后点击开始将进行全自动调度。此时，会唤醒在等待区域的所有全自动模式下的天车，如果当前没有任务可以去执行，那么就重新进入等待区域；如果生成任务成功，那么就进行执行任务，执行完成后，天车进入等待区域，同时唤醒在等待区域的所有全自动模式下的天车，进行生成全自动任务；往复循环，进行全自动调度。每隔一段时间去检测等待区域中的全自动模式下的天车，当进入等待区域的时间超过一定的值后，守护程序会对等待区域的全自动模式的天车进行唤醒。这样确保所有天车能在一定时间后又重新尝试工作。控制系统还设置有守护单元，守护单元用于每隔一段时间去检测等待区域中的全自动模式下的天车，当进入等待区域的时间超过一定的值后，守护程序会对等待区域的全自动模式的天车进行唤醒。这样确保所有天车能在一定时间后又重新尝试工作。当调度生成并下发任务后，经过一系列的安全检查后，确认无误后执行层开始执行任务，在任务执行过程中，可以获取天车的当前任务具体信息，并且可以随时终止任务。
实施例三
实施例三的区别点在于，调度系统包括远程操控端，以及与远程操作端信号连接的数据展示模块和传输终端模块；远程操控端包括远程操控台以及设置在远程操控台上的PC操作界面以及监控大屏，远程操作台信号连接控制模块，人工在PC操作界面上下达指令，控制模块接收相关指令并控制天车完成对应动作，监控大屏信号连接数据展示模块；数据展示模块包括首页展示模块和大数据展示模块，首页展示模块用于展示当前工作流程，大数据展示模块用于实时获取天车点位指标信息、确定天车状态、监控天车起升位置信息及当前流程变化；传输终端模块用于存储和交互作业流程数据。通过后台远程操控端，人工也可以在后台操作端下达相关控制指令，同时也能直观观察库存内各个料仓物料存储状态以及天车运行状态，实现远程监控。传输终端模块及时更新相关生产数据，保证此系统稳定、可持续运行。
同时，为使得操控更方便、监视更直观，数据展示模块可根据当前天车运动轨迹和天车当前情况点位值，形成2D动画效果，并在监控大屏上显示。料仓库存识别装置包括用于确认入料位实际物料的激光3D扫描仪以及用于确认上料位实际物料的重量传感器，对料仓扫描，得到料仓高程数据；数据显示模块结合库区高程数据以及天车机组的实时位置信息形成库区的三维坐标系，并以二维网格的方式呈现在PC操作界面。数据展示模块信号连接数据处理模块，可通过采集天车指标数据、终端设备数据、传感设备数据进行整体存储，通过数据分析，为实现智能控制提供数据支撑。实时更新系统数据，确保系统运行准确性。
实施例四
实施例四的区别点在于，调度系统还包括与控制模块信号连接的安全管理模块，安全管理模块包括设置于料仓光缆传感器、设置于仓库大门的门禁检测装置，控制模块接收安全管理模块的检测信号，对库区业务进行监控及业务调整，对进出库区车辆提供引导，指派天车协同作业。通过设置安全管理模块，当一台天车靠近料仓进行放料或者取料时，通过安全管理模块，在此台天车未离开作业位置时，控制模块将不会控制其它天车到此料仓作业。同时对于外来车辆进行自动化管控，所有未在安全管理模块中登记备案的车辆，一律不能进入仓库。
同时，在安全管理模块中设定两辆天车的安全距离，安全管理模块信号连接信息采集模块从而确认两辆天车之间的实际距离，当天车实际距离低于安全距离时，与安全管理模块信号连接的控制模块将控制天车制动。天车上设置测距仪，通过信息采集模块将天车距离反馈至安全管理模块，当天车距离低于安全距离后，控制天车制动，从而避免碰撞。
实施例五
如图3～4所示，实施例五的区别点在于，公开一种多类型物料备料无人天车智能控制方法，包括以下步骤：
S1：天车接收转运指令；
S2：确认物料存储位置以及储存信息；
S3：根据优先级设置，天车对应移动到料仓入料位或者上料位进行取料；
S4：天车将抓取的物料抓取混料仓，以便下一道工序生产所需；
来料处理，包括以下步骤：
S10：确认来料信息；
S11：确认来料对应的料仓；
S12：天车移动车卸料区，将来料转运到料仓的入料位中；
S13：入料位中物料达到料满状态时，启动传送带将入料位中物料传输至上料位中，天车再次卸料。
S14：卸料完成，天车返回休闲区，等待下一工作命令。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多类型物料备料无人天车智能控制系统，用于对料仓内存储物体进行转运，其特征在于，所述料仓设置为两个以上，每个料仓对应放置一种物料，所述料仓包括可供物料存放的入料位以及上料位，所述入料位接收来料并存放，所述上料位接收入料位内的物料并进行存放，所述入料位以及上料位包括料满、料高、料低以及料空四种储存状态；所述控制系统包括调度系统、将物料转运的天车、识别入料位以及上料位中物料储存数据的料仓库存识别装置；所述调度系统包括：
信号接收模块；用于接收用户输入或上层生产系统的生产任务信息；
信号处理模块；包括信号连接所述料仓库存识别装置、采集料仓实际库存信息的信号采集模块，所述信号采集模块信号连接所述天车，确认天车实际位置，以及与所述信号采集模块信号连接的信号分析模块，所述信号分析模块接收信号采集模块中的库存信号从而分析入料位以及上料位具体处于哪一种储存状态，并将此信息反馈至控制模块；当入料位处于料满时，所述控制模块控制天车优先从入料位取料，当上料位处于料满时，所述控制模块控制天车优先从上料位取料；
控制模块；信号连接所述信号接收模块以及信号分析模块，根据生产任务信息以及库存信息，控制所述天车转运料仓内物料。
2.根据权利要求1所述的多类型物料备料无人天车智能控制系统，其特征在于，所述调度系统采用springboot框架的四层架构，包含web层、service层、Dao层和数据存储层，数据存储层使用MySql数据库。
3.根据权利要求1所述的多类型物料备料无人天车智能控制系统，其特征在于，所述调度系统包括远程操控端，以及与远程操作端信号连接的数据展示模块和传输终端模块；所述远程操控端包括远程操控台以及设置在远程操控台上的PC操作界面以及监控大屏，所述远程操控台信号连接所述控制模块，人工在PC操作界面上下达指令，所述控制模块接收相关指令并控制天车完成对应动作；所述监控大屏信号连接所述数据展示模块；数据展示模块包括首页展示模块和大数据展示模块，首页展示模块用于展示当前工作流程，大数据展示模块用于实时获取天车点位指标信息、确定天车状态、监控天车起升位置信息及当前流程变化；所述传输终端模块用于存储和交互作业流程数据。
4.根据权利要求3所述的多类型物料备料无人天车智能控制系统，其特征在于，所述天车包括半自动以及全自动两种作业模式，支持人工或上层生产系统录入生产计划；半自动模式下，可根据操作人员输入的任务或动作指令或动作指令组合，将坐标点位信息进行存储，更新采集传输终端模块存储的坐标数据，以控制和监控智能天车作业流程。
5.根据权利要求3所述的多类型物料备料无人天车智能控制系统，其特征在于，所述数据展示模块可根据当前天车运动轨迹和天车当前情况点位值，形成2D动画效果，并在所述监控大屏上显示。
6.根据权利要求3所述的多类型物料备料无人天车智能控制系统，其特征在于，所述料仓库存识别装置包括用于确认入料位实际物料的激光3D扫描仪以及用于确认上料位实际物料的重量传感器，对料仓扫描，得到料仓高程图；所述数据展示模块结合库区高程图以及天车机组的实时位置信息形成库区的三维坐标系，并以二维网格的方式呈现在所述PC操作界面。
7.根据权利要求3所述的多类型物料备料无人天车智能控制系统，其特征在于，所述数据展示模块信号连接数据处理模块，可通过采集天车指标数据、终端设备数据、传感设备数据进行整体存储，通过数据分析，为实现智能控制提供数据支撑。
8.根据权利要求1所述的多类型物料备料无人天车智能控制系统，其特征在于，所述调度系统还包括与控制模块信号连接的安全管理模块，所述安全管理模块包括设置于所述料仓的光缆传感器、设置于仓库大门的门禁检测装置，所述控制模块接收安全管理模块的检测信号，对库区业务进行监控及业务调整，对进出库区车辆提供引导，指派天车协同作业。
9.根据权利要求8所述的多类型物料备料无人天车智能控制系统，其特征在于，所述天车设置为两辆以上，所述安全管理模块中设定两辆天车的安全距离，所述安全管理模块信号连接所述信号采集模块从而确认两辆天车之间的实际距离，当天车实际距离低于安全距离时，与所述安全管理模块信号连接的控制模块将控制天车制动。
10.一种多类型物料备料无人天车智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：天车接收转运指令；
S2：确认物料存储位置以及储存信息；
S3：根据优先级设置，天车对应移动到料仓入料位或者上料位进行取料；
S4：天车将抓取的物料抓取至混料仓，以便下一道工序生产所需；
来料处理，包括以下步骤：
S10：确认来料信息；
S11：确认来料对应的料仓；
S12：天车移动至卸料区，将来料转运到料仓的入料位中；
S13：入料位中物料达到料满状态时，启动传送带将入料位中物料传输至上料位中，天车再次卸料；
S14：卸料完成，天车返回休闲区，等待下一工作命令。
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