CN114455471A - 冶金行业废渣的装运方法 - Google Patents

冶金行业废渣的装运方法 Download PDF

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李清华
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Abstract

本发明提供了冶金行业废渣的装运方法，所述冶金行业废渣的装运方法包括抓取废渣阶段；所述抓取废渣阶段为：提升电机和开闭电机同步运行，抓斗保持开启状态并下降，提升缆绳和开闭缆绳下降量相同；当提升电机和/或开闭电机下侧的重量传感器的输出值小于第一设定值，或者提升电机的转矩小于第二设定值时，所述提升缆绳以速度V1继续下降，所述开闭缆绳以速度V2上升，所述抓斗在下降中抓取废渣；当所述提升缆绳的下降量与开闭缆绳的下降量的差达到阈值ΔL时，所述提升缆绳和开闭缆绳同步上升，直到停止位。本发明具有抓取废渣效率高等优点。

Description

冶金行业废渣的装运方法
技术领域
本发明涉及废渣处理，特别涉及冶金行业废渣的装运方法。
背景技术
在冶金行业中，会产生大量的废渣，需要及时地清运出去。大量废渣的装置都是行车的操作人员使用抓斗抓取废渣，并装在车辆上。但在现场，由于水雾弥漫，导致存在诸多问题，如：
1.操作人员无法看清楚渣池，无法判断抓斗是否触底，经常抓空；
2.操作工想把抓斗抓满，导致抓斗触底过重，是开闭钢缆脱钩；
3.无法准确控制每斗的抓渣量，导致车辆装渣不均匀；
4.司机无法将车辆准确地停在指定位置，操作人员无法看清装渣车辆的位置，也就无法准确装运废渣；还有，车辆类型的不同，车厢长度和高度也不同。
随着冶金行业自动化改造的推进，无人化装渣得到越来越多的应用，不仅降低了人力成本，也防止出现涉及人身安全的安全事故的出现。但，准确可控地抓渣以及装渣车辆位置的识别仍然是一个难点。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种冶金行业废渣的装运方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
冶金行业废渣的装运方法，所述冶金行业废渣的装运方法包括抓取废渣阶段；所述抓取废渣阶段为：
提升电机和开闭电机同步运行，抓斗保持开启状态并下降，提升缆绳和开闭缆绳下降量相同；
当提升电机和/或开闭电机下侧的重量传感器的输出值小于第一设定值，或者提升电机的转矩小于第二设定值时，所述提升缆绳以速度V1继续下降，所述开闭缆绳以速度V2上升，所述抓斗在下降中抓取废渣；
当所述提升缆绳的下降量与开闭缆绳的下降量的差达到阈值ΔL时，所述提升缆绳和开闭缆绳同步上升，直到停止位。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.抓渣准确；
准确控制抓斗提升和开闭动作协调，根据所需的抓渣量进行速度和步进量调整，达到无人化智能抓渣；
2.识别准确；
利用点云数据的预处理、点云密度值的比对以及测距传感器的应用去准确获得车厢位置，排除了车辆停放不到位、水雾影响等不利因素影响，从而为无人行车的准确装渣奠定基础；
3.识别快速；
利用软件算法快速测量、比对和分析，快速获得车厢的准确位置。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例抓取废渣阶段的流程示意图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
本发明实施例的冶金行业废渣的装运方法，所述冶金行业废渣的装运方法包括抓取废渣阶段，如图1所示，所述抓取废渣阶段为：
提升电机和开闭电机同步运行，抓斗保持开启状态并下降，提升缆绳和开闭缆绳下降量相同；
当提升电机和/或开闭电机下侧的重量传感器的输出值小于第一设定值，或者提升电机的转矩小于第二设定值时，说明此时抓斗触底，所述提升缆绳以速度V1继续下降，所述开闭缆绳以速度V2上升，所述抓斗在下降中抓取废渣，从而抓取更多的废渣；
当所述提升缆绳的下降量与开闭缆绳的下降量的差达到阈值ΔL时，所述提升缆绳和开闭缆绳同步上升，直到停止位。
为了准确地控制抓斗抓取的废渣重量，进一步地，所述阈值
Figure BDA0003442141490000031
G1是抓斗满斗重量，G2是预设的抓取重量，Ls是抓斗完全闭合位移，λ是补偿系数。
为了控制抓斗的抓取，进一步地，V1＝μ·V2，μ是系数。
为了及时反馈抓斗的运行以指导下一次抓取，进一步地，在所述提升缆绳和开闭缆绳同步上升中或在停止位时，得到新的补偿系数
Figure BDA0003442141490000032
并替换原保存的λ，G1是实际抓取的废渣重量。
为了准确地识别装渣车辆，以实现准确装渣，进一步地，所述冶金行业废渣的装运方法还包括装渣车辆的识别阶段，所述装渣车辆的识别阶段为：
三维扫描仪获得车辆停泊区内区域的点云数据S，水雾弥漫在所述车辆停泊区；
预处理所述点云数据，获得除雾后的第一指定区域的点云数据S′，所述第一指定区域完全包含正常停车区域，该停车区域覆盖了车辆前后方向和上下方向上，司机停车时，车辆完全处于正常停车区域内；
根据预处理后的点云数据S′，分别获得第二指定区域和第三指定区域的点云密度值ρ1、ρ2，所述第二指定区域是处于正常停车区域上侧偏后的区域，所述第三指定区域是处于所述正常停车区域上侧偏前的区域，使得第二指定区域和第三指定区域的下侧为车厢；
比较点云密度值ρ1、ρ2和阈值ρ；
根据比较结果得出车辆停泊区内装渣车辆车厢位置。
为了利用点云密度值和阈值准确地获得车厢位置，装渣车辆车厢位置的获得方式为：
若ρ1≤ρ、ρ2≤ρ，根据点云数据S′获得车厢头部和尾部的坐标；
若ρ1≤ρ、ρ2＞ρ，根据点云数据S′获得车厢尾部的坐标，根据车厢尾部的坐标和车厢长度L得到车厢头部的坐标；
若ρ1＞ρ、ρ2≤ρ，根据点云数据S′获得车厢头部坐标，根据车厢头部的坐标和车厢长度L得到车厢尾部的坐标；
若ρ1＞ρ、ρ2＞ρ，点云数据S′无效。
为了处理极端情况，进一步地，若ρ1＞ρ、ρ2＞ρ，利用距离传感器获得车尾的数据Xi，i＝1,2···N；
若数据Xi满足条件：数据Xi处于设定范围内，且数据Xi波动不大于设定值，则输出车厢尾部的坐标，并利用车厢长度得出车厢头部的坐标；
若数据Xi不满足所述条件，则识别失败，并发出提示。
为了准确地获得车厢尾部的位置，进一步地，所述波动的判断方式为：
判断
Figure BDA0003442141490000041
是否不大于设定值μ，
Figure BDA0003442141490000042
为了更加科学地得到车厢位置，进一步地，若ρ1≤ρ、ρ2≤ρ，根据得到的车厢头部和尾部的坐标，计算出车厢长度L′；
得到车厢长度L′和车厢长度L的偏差；
若所述偏差不大于设定值，则输出车厢头部和尾部的坐标；
若所述偏差大于设定值，输出车厢尾部坐标，并根据所述车厢长度L计算出车厢头部坐标。
为了排出水雾的影响，进一步地，所述预处理的方式为：
通过PCL计算库得到每个点云的法向量，从而任一点云的法向量分别和三维坐标系中各个轴间的夹角；
判断所述夹角是否处于设定范围内；
若在所述设定范围内，保留该点云数据；
若不在所述设定范围内，删除该点云数据；
删除非第一指定区域的点云数据。
为了准确地获得车厢长度，进一步地，停车司机输入车辆类型或车厢长度，所述车辆类型与车厢长度对应。
实施例2：
根据本发明实施例1的冶金行业废渣的装运方法钢铁企业高炉废渣装运中的应用例。
在本应用例中，冶金行业废渣的装运方法包括装渣车辆识别阶段和抓取废渣阶段，如图1所示，所述抓取废渣阶段为：
提升电机和开闭电机同步运行，抓斗保持开启状态并下降，提升钢缆和开闭钢缆下降量相同；
实时判断提升电机和/或开闭电机下侧的重量传感器的输出值是否小于第一设定值(9000kg)，或者提升电机的转矩是否小于第二设定值(900)；
若重量传感器的输出值不小于第一设定值，或者提升电机的转矩不大于第二设定值，抓斗继续下降；
若提升电机和/或开闭电机下侧的重量传感器的输出值小于第一设定值，或者提升电机的转矩小于第二设定值时，说明此时抓斗触底，所述提升钢缆以速度V1(0.15m/s)继续下降，所述开闭钢缆以速度V2上升(0.75m/s)，V1＝μ·V2，μ是系数(0.2)，所述抓斗在下降中抓取废渣，从而抓取更多的废渣；
当提升钢缆的实时下降量满足
Figure BDA0003442141490000061
后，判断提升钢缆的实时下降量与开闭钢缆的实时提升量的差是否达到阈值Ls，G1是抓斗满斗重量(6000kg)，G2是预设的抓取重量，Ls是抓斗完全闭合位移(11m)，λ是存储的补偿系数，ΔLmax是满斗补偿量(1.1m)
若Ls未达到阈值，开闭钢缆继续上升；
若Ls达到阈值，所述提升钢缆和开闭钢缆同步上升，直到停止位；
得到新的补偿系数
Figure BDA0003442141490000062
并替换原保存的λ，G是实际抓取的废渣重量；
所述装渣车辆识别阶段为：
司机将装渣车辆停在停泊区，并输入车厢长度L(或输入车辆类型，车辆类型与车厢长度L及高度对应)；
三维扫描仪获得车辆停泊区内区域的点云数据S，水雾不时地弥漫在所述车辆停泊区，如车厢尾部等区域；
预处理所述点云数据S，删除无用数据，从而获得第一指定区域(长度和高度要符合车辆类型)的点云数据，所述第一指定区域完全包含正常停车区域，该停车区域覆盖了车辆前后方向和上下方向上，司机停车时，车辆完全处于正常停车区域内；
对第一指定区域的点云数据做除雾处理，得到点云数据S′，除雾处理的方式为：通过PCL计算库得到每个点云的法向量，从而任一点云的法向量分别和三维坐标系中各个轴间的夹角；判断所述夹角是否处于设定范围±5度内；
若在所述设定范围内，保留该点云数据；
若不在所述设定范围内，删除该点云数据；
根据预处理后的点云数据S′，分别获得第二指定区域和第三指定区域的点云密度值ρ1、ρ2，所述第二指定区域是处于正常停车区域上侧偏后的区域，所述第三指定区域是处于所述正常停车区域上侧偏前的区域，使得第二指定区域和第三指定区域的下侧为车厢；第二指定区域和第三指定区域的设定与车辆类型(车厢长度和高度)对应；
比较点云密度值ρ1、ρ2和阈值ρ＝100/m3；
根据比较结果得出车辆停泊区内装渣车辆车厢位置，具体为：
若ρ1≤ρ、ρ2≤ρ，根据点云数据S′获得车厢头部和尾部的坐标，并计算出车厢长度L′；
得到车厢长度L′和车厢长度L的偏差；
若所述偏差不大于设定值0.2m，则输出车厢头部和尾部的坐标；
若所述偏差大于设定值，输出车厢尾部坐标，并根据所述车厢长度L计算出车厢头部坐标；
若ρ1≤ρ、ρ2＞ρ，根据点云数据S′获得车厢尾部的坐标，根据车厢尾部的坐标和车厢长度L得到车厢头部的坐标；
若ρ1＞ρ、ρ2≤ρ，根据点云数据S′获得车厢头部坐标，根据车厢头部的坐标和车厢长度L得到车厢尾部的坐标；
若ρ1＞ρ、ρ2＞ρ，点云数据S′无效，此时利用距离传感器获得车尾的数据Xi，i＝1,2···N；
若数据Xi满足条件：数据Xi处于设定范围内，且数据Xi波动
Figure BDA0003442141490000071
不大于设定值μ＝5％，则输出车厢尾部的坐标，并利用车厢长度得出车厢头部的坐标；
若数据Xi不满足所述条件，则识别失败，并发出提示。

Claims (10)

1.冶金行业废渣的装运方法，所述冶金行业废渣的装运方法包括抓取废渣阶段；其特征在于，所述抓取废渣阶段为：
提升电机和开闭电机同步运行，抓斗保持开启状态并下降，提升缆绳和开闭缆绳下降量相同；
当提升电机和/或开闭电机下侧的重量传感器的输出值小于第一设定值，或者提升电机的转矩小于第二设定值时，所述提升缆绳以速度V1继续下降，所述开闭缆绳以速度V2上升，所述抓斗在下降中抓取废渣；
当所述提升缆绳的下降量与开闭缆绳的下降量的差达到阈值ΔL时，所述提升缆绳和开闭缆绳同步上升，直到停止位。
2.根据权利要求1所述的冶金行业废渣的装运方法，其特征在于，所述阈值
Figure FDA0003442141480000011
G1是抓斗满斗重量，G2是预设的抓取重量，Ls是抓斗完全闭合位移，λ是补偿系数。
3.根据权利要求1所述的冶金行业废渣的装运方法，其特征在于，V1＝μ·V2，μ是系数。
4.根据权利要求1所述的冶金行业废渣的装运方法，其特征在于，在所述提升缆绳和开闭缆绳同步上升中或在停止位时，得到新的补偿系数
Figure FDA0003442141480000012
并替换原保存的λ，G是实际抓取的废渣重量。
5.根据权利要求1所述的冶金行业废渣的装运方法，其特征在于，所述冶金行业废渣的装运方法还包括装渣车辆的识别阶段，所述装渣车辆的识别阶段为：
三维扫描仪获得车辆停泊区内区域的点云数据S，水雾弥漫在所述车辆停泊区；
预处理所述点云数据，获得除雾后的第一指定区域的点云数据S′，所述第一指定区域包含正常停车区域；
根据预处理后的点云数据S′，分别获得第二指定区域和第三指定区域的点云密度值ρ1、ρ2，所述第二指定区域是处于正常停车区域上侧偏后的区域，所述第三指定区域是处于所述正常停车区域上侧偏前的区域；
比较点云密度值ρ1、ρ2和阈值ρ；
根据比较结果得出车辆停泊区内装渣车辆车厢位置。
6.根据权利要求5所述的冶金行业废渣的装运方法，其特征在于，获得装渣车辆的位置的方式为：
若ρ1≤ρ、ρ2≤ρ，根据点云数据S′获得车厢头部和尾部的坐标；
若ρ1≤ρ、ρ2＞ρ，根据点云数据S′获得车厢尾部的坐标，根据车厢尾部的坐标和车厢长度L得到车厢头部的坐标；
若ρ1＞ρ、ρ2≤ρ，根据点云数据S′获得车厢头部坐标，根据车厢头部的坐标和车厢长度L得到车厢尾部的坐标；
若ρ1＞ρ、ρ2＞ρ，点云数据S′无效。
7.根据权利要求6所述的冶金行业废渣的装运方法，其特征在于，若ρ1＞ρ、ρ2＞ρ，利用距离传感器获得车尾的数据Xi，i＝1,2···N；
若数据Xi满足条件：数据Xi处于设定范围内，且数据Xi波动不大于设定值，则输出车厢尾部的坐标，并利用车厢长度得出车厢头部的坐标；
若数据Xi不满足所述条件，则识别失败，并发出提示。
8.根据权利要求7所述的冶金行业废渣的装运方法，其特征在于，所述波动的判断方式为：
判断
Figure FDA0003442141480000021
是否不大于设定值μ，
Figure FDA0003442141480000022
9.根据权利要求6所述的冶金行业废渣的装运方法，其特征在于，若ρ1≤ρ、ρ2≤ρ，根据得到的车厢头部和尾部的坐标，计算出车厢长度L′；
得到车厢长度L′和车厢长度L的偏差；
若所述偏差不大于设定值，则输出车厢头部和尾部的坐标；
若所述偏差大于设定值，输出车厢尾部坐标，并根据所述车厢长度L计算出车厢头部坐标。
10.根据权利要求5所述的冶金行业废渣的装运方法，其特征在于，所述预处理的方式为：
通过PCL计算库得到每个点云的法向量，从而任一点云的法向量分别和三维坐标系中各个轴间的夹角；
判断所述夹角是否处于设定范围内；
若在所述设定范围内，保留该点云数据；
若不在所述设定范围内，删除该点云数据；
删除非第一指定区域的点云数据。
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