CN114560310B - 一种螺旋卸船机全自动作业调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种螺旋卸船机全自动作业调度方法，包括以下步骤：S1.根据卸船计划生成卸船调度表；S2.执行船舱扫描，定位待取料船舱，依据卸舱顺序控制卸船机到达当前顺序的待取料船舱；S3.将各待取料船舱的作业区域网格化为网格线分别平行或垂直于大车轨道方向的矩形网格；S4.以距离取料头最近的角落网格中心点或边线为起点，以先大车轨道方向后大车轨道垂直方向的折线形轨迹在矩形网格中规划取料路径。本发明结合码头实际情况，合理规划取料路径，通过合理的路径减少卸船机的移动次数从而提高取料效率，延长卸船机的使用寿命和损坏概率。

Description

一种螺旋卸船机全自动作业调度方法

技术领域

本发明属于螺旋卸船机自动作业技术领域，尤其是涉及一种螺旋卸船机全自动作业调度方法。

背景技术

螺旋卸船机作为一种常用的连续式卸船机，具有卸船无扬尘、生产效高、设备重量轻体积小等优点，可用于煤炭、化肥及化学原料等多种散料的卸船作业。目前螺旋卸船机在卸船模式上主要还是以人工司机室操作手柄或者通过无线遥控操作等就地操控为主，作业效率与安全性完全取决于司机的熟练程度，且受码头外部环境影响较大。

目前国内煤码头上主要取料设备抓斗卸船机的控制技术以手动运行以及少量的半自动为主，极少数码头(太舱港务、烟台港务)实现了卸船机及散货码头的无人值守智能控制。国外德国汉堡港中的煤炭、铁矿石的卸船作业中，借助抓斗卸船机自动化系统，用三维激光扫描仪识别船只、舱口、散料，率先实现世界上首个散料卸船作业全自动化操作。

虽然目前已经实现了全自动作业操作，但是仍然存在较大的改进空间，如目前的全自动作业操作没有路径规划或路径规划不合理，由操作人员设定路线，卸船机根据设定路线取料工作，或者由操作人员确定取料船舱，然后卸船机直接按照船舱位置顺序依次取料，没有考虑到可以通过路径规划来提高效率，没有提供合理高效的路径规划方式。此外，也没有考虑到船体过渡倾斜会导致船体强度受损的问题，长期如此方式取料会明显降低船体的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种螺旋卸船机全自动作业调度方法。

本发明提供的螺旋卸船机全自动作业调度方法，包括以下步骤：

S1.根据卸船计划生成卸船调度表；

S2.执行船舱扫描，定位待取料船舱，依据卸舱顺序控制卸船机到达当前顺序的待取料船舱；

S3.将各待取料船舱的作业区域网格化为网格线分别平行或垂直于大车轨道方向的矩形网格；

S4.以距离取料头最近的角落网格中心点或边线为起点，以先大车轨道方向后大车轨道垂直方向的折线形轨迹在矩形网格中规划取料路径。

在上述的螺旋卸船机全自动作业调度方法中，步骤S1中，所述的卸船计划包括船舶名称、船舶MMSI、船舶舱数、船舶总载重、船舶单舱载重、待取料船舱及其卸载量；

步骤S2中，执行船舱扫描包括对船舱舱口扫描和对舱内物料扫描，以获得船舱口坐标和舱内物料的高程信息。

在上述的螺旋卸船机全自动作业调度方法中，步骤S1中，根据待取料船舱的位置以及各船舱的载重及卸载量编排针对待取料船舱的卸舱顺序并生成卸船调度表：

S11.分别获取各左侧舱参数和各右侧舱参数；

S12.根据各船舱的载重计算左侧舱的致倾值M_左和右侧舱的致倾值M_右，若M_左≥M_右，则从左侧开始卸舱，反之从右侧开始卸舱；

其中，M_左＝m_船左+m_舱左，m_船左为左侧空船的致倾值，m_舱左＝m_左1k₁+m_左2k₂+…+m_左nk_n,k₁、k₂、k₃…k_n分别为左侧n个船舱的致倾系数,m_左ik_i表示左侧船舱i中货物的致倾值；

M_右＝m_船右+m_舱右，m_船右为右侧空船致倾值，m_舱右＝m_右1k₁’+m_右2k₂’+…+m_右n’k_n’,k₁’、k₂’、k₃’…k_n’分别为右侧n’个船舱的致倾系数，m_右ik_i’为右侧船舱i中货物的致倾值。

在上述的螺旋卸船机全自动作业调度方法中，步骤S12中，根据M_左与M_右的大小以及各船舱的卸载量确定换舱路径：

S121.从左侧船舱找到所有左侧待取料船舱，从右侧船舱找到所有右侧待取料船舱，并确定所有待取料船舱的位置；

S122.若M₂-(M₁-m_1ik_1i)≥M_x，则将船舱i列入卸舱顺序，且使M₁＝M₁-m_1ik_1i，并使i＝i+1，否则，仅使i＝i+1；

其中，M₁表示最开始卸舱一侧的致倾值，M₂表示另一侧的致倾值，M_x表示M_左、M_右所允许的最大致倾差值，m_1ik_1i表示M₁侧船舱i的卸载量致倾值，初始i为M₁一侧靠近M₂一侧的剩余待取料船舱，+1表示从靠近M₂至远离M₂的下一剩余待取料船舱，直到走完M₁侧的待取料船舱，进入M₂侧继续编排；

S123.若M₁-(M₂-m_2ik_2i)≥M_x，则将船舱i列入卸舱顺序，且使M₂＝M₂-m_2ik_2i，i＝i+1，否则，仅使i＝i+1；

m_2ik_2i表示M₂侧船舱i的卸载量致倾值，重置i，初始i为M₂一侧靠近M₁一侧的剩余待取料船舱，+1表示从靠近M₁至远离M₁的下一待取料船舱，直到走完M₂侧的待取料船舱，回到M₁侧继续编排，重复步骤S122和S123直到编排完所有待取料船舱。

在上述的螺旋卸船机全自动作业调度方法中，步骤S2中，获得船舱口左下角A、右下角B、左上角C、右上角D坐标，若A、B、C、D四点在误差范围内构成矩形，则步骤S3中参考A、B、C、D四点构成的矩形将作业区域网格化；

否则，用矩形区域包围作业区域，然后再将矩形区域分割为矩形网格。

在上述的螺旋卸船机全自动作业调度方法中，步骤S3之前还包括：

根据船舱扫描得到的点云数据判断舱内煤面是否平整，若是，则先进行削峰操作，然后执行步骤S3，否则直接执行步骤S3。

在上述的螺旋卸船机全自动作业调度方法中，削峰操作过程包括：

以矩形区域包围锋面区域，再对矩形区域进行网格化处理，最后通过步骤S4对网格化区域规划取料路径。

在上述的螺旋卸船机全自动作业调度方法中，步骤S3之前还包括：获取操作员设置的卸舱路径参数，包括垂直臂与舱口安全距离、单层取料深度和单层取料行间距；

步骤S3中，根据垂直臂与舱口安全距离和舱口四角坐标划定矩形网格外边缘，根据单层取料行间距确定矩形网格内的网格大小。

在上述的螺旋卸船机全自动作业调度方法中，在取料过程中监测取料螺旋电流值，当电流值超出阈值范围时，控制大车移动速度和取料螺旋转速直到电流恢复至阈值范围内。

在上述的螺旋卸船机全自动作业调度方法中，当当前待取料船舱为靠近船头的1号船舱时，使水平臂位于卸船机的左侧以对1号舱取料的同时避免大车与船头挡板发生碰撞或垂直壁与穿上天线发生碰撞；

当待取料船舱为靠近船尾的船舱时，使水平臂位于卸船机的右侧以避免卸船机与位于船尾的抓斗机发生碰撞；

当待取料船舱的舱盖为立式时，取料头沿船舶陆侧甲板移动到船舱陆侧舱口边沿中间，再通过回转的方式将取料头移动到舱口正上方进行取料；

当船舶的舱盖类型为侧滑式时，直接将取料头抬高到舱盖上部进行取料。

本发明的优点在于：

1、结合码头实际情况，能够对卸船全流程的整合、监控，优化卸船效率，减少人工劳动；

2、能够适配各种船型，根据扫描得到舱口坐标，从而生成合理的取料路径；

3、能够根据取料螺旋电机电流等信息判断是否发生蹋料，并通过控制大车速度、取料头高度来保证取料螺旋不会因为电机过流而停转；

4、能够合理规划取料路径，通过合理的路径减少卸船机的移动次数从而提高取料效率，延长卸船机的使用寿命和损坏概率；

5、能够合理编排卸舱顺序，使得卸船过程中船体不会过度倾斜，确保船体强度不受损。

附图说明

图1为实施例一中参考A、B、C、D四点构成的矩形将作业区域网格化的作业区域矩形网格图；

图2为实施例一中取料路径图；

图3为实施例一中电流监测示意图；

图4为实施例一中立式舱盖入舱示意图；

图5为实施例一中侧滑式舱盖入舱示意图；

图6为实施例一中对1号舱取料时的卸船机姿态示意图；

图7为实施例一中对非1号舱取料时的卸船机姿态示意图；

图8为实施例二中的卸舱顺序编排流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

本实施例公开了一种螺旋卸船机全自动作业调度方法：

1.操作员根据来船计划和积载图在码头生产管理系统(TPMS系统)中创建卸船计划，卸船计划包括船舶名称、船舶MMSI、船舶舱数、船舶总载重、船舶单舱载重、目标卸船舱、船舶预计到达时间等卸船所需必要信息；

2.船舶到达码头后，操作员配合码头其他人员完成无人值守卸船准备工作，并在TPMS界面上进行确认，包括确认船舶信息，确认船舶靠泊位置，确认其他设备与自动化作业无干涉，确认船舱盖板已打开，确认卸船机已在初始位置等；

3.操作员在TPMS系统界面上选择要无人值守卸船的船舱加入卸船计划；

4.操作员参考积载图，指定船舱卸载顺序，确定各个船舱的卸载量，可以以船舱的整个积载量为卸载量，也可以为积载量之内的任意卸载量；

TPMS系统根据设置的船舱卸载顺序生成卸船调度表；

5.执行船舱扫描，TPMS系统控制卸船机沿船体中轴线运动，卸船机的视觉识别系统(PRS系统)对舱口和舱内物料进行扫描。扫描完成后，PRS系统将码头坐标系下的船舱舱口坐标及舱内货物的数字高程信息(DEM)发送给TPMS系统；

6.操作员在TPMS界面上确认舱口坐标信息和DEM数据，并设置卸舱路径参数，包括垂直臂与舱口安全距离、单层取料深度、单层取料行间距等；

7.操作员在TPMS界面上点击“开始”，TPMS系统根据卸船调度表，控制卸船机到达指定船舱开始取料作业；

8.TPMS分析当前船舱的DEM，判断船舱内的煤面是否平整，若不平整，则先进行“削峰”操作；若平整，则直接开始舱口区域取料；

9.TPMS系统根据当前舱口的四角坐标以及垂直臂与舱口安全距离，将作业区域网格化，按照全覆盖取料逻辑，确定当前物料层的取料路径；

10.卸船机根据当前物料层的取料头移动轨迹，进行单层取料作业；

11.在单层取料过程中，若TPMS系统检测到发生塌料，TPMS系统进入塌料处理逻辑，取料螺旋仍然按照预定路径作业，通过控制大车移动速度，避免瞬时流量过大造成的取料螺旋电机电流过大；

12.完成本次单层取料后，判断当前船舱的卸载量达到指定卸载量或者取料螺旋已经达到最大取料深度，若是，则进行12步，若否，则重复10-112步；最大取料深度由操作员事先设置，以取料头不碰到舱底壁为原则设置；

13.TPMS控制取料螺旋从当前船舱中退出，并移动至下一个待取料船舱；

14.重复7-12步，直到完成卸船调度表中设定的卸船任务。

具体地，步骤9中的取料路径规划为：如图1所示，获得船舱口左下角A、右下角B、左上角C、右上角D四角坐标，若A、B、C、D四点在误差范围内构成矩形，则步骤9中参考A、B、C、D四点构成的矩形将作业区域网格化，具体为，根据垂直臂与舱口安全距离和舱口四角坐标划定作业区域，根据单层取料行间距确定矩形网格大小，即作业区域是一个矩形，这个矩形的边至A、B、C、D构成的矩形的边之间的距离为垂直臂与舱口安全距离，此时，取料时以距离取料头最近的角落网格边线为起点；或者，作业区域的矩形边至A、B、C、D构成的矩形的边之间的距离为垂直臂与舱口安全距离减去单层取料行间距的1/2，此时，取料时以距离取料头最近的角落网格中心点为起点。

如图2所示，网格化处理得到的网格为网格线分别平行或垂直于大车轨道方向的矩形网格，矩形网格是指相互相交的网格线相互垂直。即网格的所有网格线要么垂直于大车轨道，要么平行大车轨道，这里将X方向作为平行于大车轨道方向，Y方向作为垂直于大车轨道方向。以距离取料头最近的角落网格中心点或边线为起点，以先大车轨道方向后大车轨道垂直方向的折线形轨迹执行取料工作。

因为，螺旋卸船机在X方向的移动仅需移动卸船机大车机构，而沿Y方向的移动则需大车机构与回转螺旋机构协同作用才可以完成既定的运动目标，通过以先大车轨道方向后大车轨道垂直方向的折线形轨迹执行取料工作，能够减少螺旋卸船机沿y方向及z方向(垂直于X轴和Y轴的方法)移动的次数，减少卸船机的移动次数从而提高取料效率，延长卸船机的使用寿命和损坏概率，进一步提高卸船机的自动化程度和自动化取料效果。

具体地，步骤8中的削峰操作过程包括：以矩形区域包围锋面区域，再对矩形区域进行网格化处理，网格化处理后的路径规则与前述网格化路径规则类似，具体不在此赘述。即在正式取料前先进行削峰处理，而削峰处理和正式取料均采用网格化取料区域方式和折线形轨迹取料路径。

一般情况下舱口四角都是能够构成矩形或近似矩形的，对于少数不能构成矩形的情况，用矩形区包围取料区，在矩形包围的取料区内以折线形轨迹执行取料工作，此时可能一个矩形包围取料去区即可，也可能需要将取料区划分为多个区域，用两个或多个矩形包围取料区，每个划分的区域依次按照折线形轨迹依次处理。

进一步地，当取料头靠近舱口边沿取料时，由于取料头振动以及暗舱的煤失去支撑，暗舱中的煤料可能发生随机垮塌，我们将这种现象称为塌料。因为螺旋取料机取料头电流与螺旋取料头转矩直接相关，在螺旋取料头转速一定的情况下，取料螺旋电流大小可以直接反应取料头所受阻力大小，进而反映出当前卸煤流量，发生大面积塌料时，取料头会被煤埋没，此时取料流量增大，取料螺旋电机电流也随之增大。故如图3所示，本方案通过监测取料螺旋电流值检测是否发生塌料，正常取料情况下，取料螺旋电流均保持在一个合理的阈值范围内波动，当发生塌料时，取料螺旋电流将急剧增大，当检测到电流值超出阈值范围时，控制大车移动速度和取料螺旋转速直到电流恢复至阈值范围内，当电流恢复正常后，取消对速度的控制，使螺旋取料机恢复正常取料。

进一步地，舱间调度包括换舱路径、螺旋式卸船机在卸船过程中的入舱、出舱与换舱的动作，以及卸船机姿态调度，换舱路径根据卸舱顺序确定，本实施例的卸舱顺序由操作员确定，故本实施例的舱间调度主要在于针对不同的舱盖类型采用不同的入舱出舱方式，以及针对不同船舱取料时的卸船机姿态调度。

如图4所示，当船舶的舱盖类型为立式时，由于舱盖竖起时垂直高度较高，故在入舱时取料头先沿船舶陆侧甲板移动到船舱陆侧舱口边沿中间，再通过回转的方式将取料头移动到舱口正上方，出舱时，则顺序相反，先将取料头移动到舱口正上方中间的位置，再通过回转的方式将取料头移动到陆侧甲板上，即可沿甲板移动至下一个舱口。

如图5所示，当船舶的舱盖类型为侧滑式时，由于舱盖厚度较低，螺旋式卸船机垂直取料臂进入船舱直接将取料头抬高到舱盖上部，即可完成入舱、出舱与换舱的动作。

在现场作业环境下，通常靠近船头船尾的两侧会有一些阻碍，例如轨道靠近船头一侧具有限制螺旋卸船机大车机构位置的左侧挡板，船头有一些竖立的天线，靠近船尾一侧具有抓斗机等。如图6所示，本方案当当前待取料船舱为靠近船头的1号船舱时，使水平臂位于卸船机的左侧，即对1号船舱进行卸煤任务时，调整卸船机姿态使卸船机向船尾行驶，并使水平臂向左侧摆动，以对1号舱取料的同时避免大车与船头挡板发生碰撞或垂直壁与穿上天线发生碰撞。如图7所示，当待取料船舱为靠近船尾的船舱时，使水平臂位于卸船机的右侧，即调整卸船机姿态使卸船机向左侧行驶，并将水平臂向右侧摆动，以避免卸船机与位于船尾的抓斗机发生碰撞，本实施例当卸煤任务为非1号舱时，都将卸船机的姿态调整为如图5所示。

本方案提出了更合理的卸船机姿态调度方式和出入舱换舱调度方式，能够降低碰撞概率，以提高卸船过程中的设备安全。此外，本方案对取料螺旋进行电流监控，并在电流超过阈值的时候强制控制螺旋转速和大车机构速度，使取料螺旋电流平滑降低至电流阈值内，从而起到对螺旋电机起到保护效果，同时避免因为存在塌料情况导致管带机流量超载，发生管带机爆管等问题。最后，本方案对每个待取料船舱进行取料时都规划了取料路径，通过通过合理的路径减少卸船机的移动次数从而提高单舱取料效率，延长卸船机的使用寿命和损坏概率。

实施例二

本实施例实施例一相似，不同之处在于，本实施例的步骤4与实施例一不同，实施例一中的船舱卸载顺序由操作员确定，属于半自动调度，本实施例的卸舱顺序由TPMS系统自动确定，并且以确保船体不会发生过度倾斜为原则编排卸舱顺序，从而对船体起到保护效果，延长船体的使用寿命。具体方式为：

根据待取料船舱的位置以及各船舱的载重及卸载量编排针对待取料船舱的卸舱顺序并生成卸船调度表：

S11.获取各左侧舱参数和各右侧舱参数，所有船舱按照在船上的位置关系划分为左侧舱和右侧舱，左侧船舱、右侧船舱的船舱数量可能一样，也可能不一样，这一步根据船体的长度，船体参数(如船身重量、船头重量、船尾重量)等划定，也可以由操作员事先人为划定，舱参数包括相应舱编号和舱载重等信息；

S12.根据各船舱的载重计算左侧舱的致倾值M_左和右侧舱的致倾值M_右，若M_左≥M_右，则从左侧开始卸舱，反之从右侧开始卸舱；M_左＝M_右表示两侧平衡，没有致倾风险，不相等则表示存在一定的致倾风险，差值越大，倾斜程度越高。

其中，M_左＝M_船左+M_舱左，M_船左为已知的左侧空船的致倾值，

M_舱左＝m_左1k₁+m_左2k₂+…+m_左nk_n

k₁、k₂、k₃…k_n分别为左侧n个船舱的致倾系数,m_左ik_i表示左侧船舱i中货物的致倾值，m_左i为左侧船舱i中货物的重量；

M_右＝M_船右+M_舱右，M_船右为已知的右侧空船致倾值，

M_舱右＝m_右1k₁’+m_右2k₂’+…+m_右n’k_n’

k₁’、k₂’、k₃’…k_n’分别为右侧n’个船舱的致倾系数，

m_右ik_i为右侧船舱i中货物的致倾值，m_右i为右侧船舱i中获取的重量。

致倾系数小于或等于1，越靠近左右舱分界线，致倾系数越小。

具体地，步骤S12中，根据M_左与M_右的大小以及各船舱的卸载量确定换舱路径：

S121.从左侧船舱找到所有左侧待取料船舱，从右侧船舱找到所有右侧待取料船舱，并确定所有待取料船舱的位置；

S122.若M₂-(M₁-m_1ik_1i)≤M_x，则将船舱i列入卸舱顺序，且使M₁＝M₁-m_1ik_1i，并使i＝i+1，否则，仅使i＝i+1；

其中，M₁表示最开始卸舱一侧的致倾值，M₂表示另一侧的致倾值，M_x表示M_左、M_右所允许的最大致倾差值，m_1ik_1i表示M₁侧船舱i的卸载量致倾值，初始i为M₁一侧靠近M₂一侧的待取料船舱，+1表示从靠近M₂至远离M₂的下一待取料船舱，直到走完M₁侧的待取料船舱，进入M₂侧继续编排；

M₂-(M₁-m_1ik_1i)＞M_x时，表示此船舱i若卸船会导致M₂重量过分比M₁侧重，导致发生过度倾斜的问题，所以针对左侧的该船舱i，本次编排不将其编入下一序列，而是直接跳过，放到后面顺序去。

S123.若M₁-(M₂-m_2ik_2i)≤M_x，则将船舱i列入卸舱顺序，且使M₂＝M₂-m_2ik_2i，i＝i+1，否则，仅使i＝i+1；

m_2ik_2i表示M₂侧船舱i的卸载量致倾值，重置i，初始i为M₂一侧靠近M₁一侧的待取料船舱，+1表示从靠近M₁至远离M₁的下一待取料船舱，直到走完M₂侧的待取料船舱，回到M₁侧继续对剩余待取料船舱编排，重复步骤S122和S123直到编排完所有待取料船舱。

如图8所示，为了更清楚地说明本方案，以7船舱国电18某次卸船为例说明换仓路径规划：

T1-T7七个船舱的载重分别为7400T、9500T、9600T、8800T、9600T、9650T、8200T，七个船舱船舱被划分为左侧T1-T4四个船舱，右侧T5-T7三个船舱，左侧空船的致倾值为2，右侧空船的致倾值为1.5，这里忽略不计。已知T1-T7的致倾系数分别为1.2、1.0、0.5、0.1、0.1、0.7、1.2，可知M_左大于M_右，所以从左侧开始卸仓。

本次卸船中，需要对所有船舱进行取料，且T1-T7的卸载量分别为4000、9000、4000、5000、5000、5000、4000，

M_右≈0.1*9600+9650*0.7+8200*1.2＝17555

M_左≈1.2*7400+0.8*9500+0.5*9600+8800*0.1＝22160

故M₁＝M_左≈22160，M₂＝M_右≈17555，从T4开始，此时i表示T4，M_x为5000，计算M₂-(M₁-m_1ik_1i)＝17555-22160+5000*0.1＜M_x，故T4为第一顺位S1，

17555-22160+5000*0.1+0.5*4000＜M_x，故T3为第二顺位S2，

17555-22160+5000*0.1+0.5*4000+9000*0.8＝5095＞M_x，故跳过T2，

17555-22160+5000*0.1+0.5*4000+1.2*4000＝2695＜M_x，故T1为第三顺位S3，此时左侧待取料舱已走完，进入右侧继续编排。

此时M₂＝M_右≈17555，M₁＝M_左≈14860，从T5开始，此时i表示T5，

M₁-(M₂-m_2ik_2i)＝14860-17555+5000*0.1＜M_x，故T5为第四顺位S4，

14860-17555+5000*0.1+5000*0.7＝1305＜M_x，故T6为第五顺位，

14860-17555+5000*0.1+5000*0.7+4000*1.2＝6105＞M_x，故跳过T7，回到左侧继续编排；

此时M₂＝M_右≈8755，M₁＝M_左≈14860，8755-14860+7200＝1095，故T2为第六顺位，T7为第七顺位。最终得到S1-S7的卸仓顺序为T4、T3、T1、T5、T6、T2、T7。

本方案首先对致倾值较大的一侧进行取料，使其接近另一侧，能够有效降低致倾风险。并且，每次取料以另一侧致倾值大于本侧致倾值至接近M_x结束本侧取料，既能够避免出现过度倾斜的问题，又能够尽量实现按船舱编号依次取料，能够实现最好卸船效果的前提下最高的卸船效率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了矩形网格、待取料船舱等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种螺旋卸船机全自动作业调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.根据卸船计划生成卸船调度表；

S2.执行船舱扫描，定位待取料船舱，依据卸舱顺序控制卸船机到达当前顺序的待取料船舱；

S3.将各待取料船舱的作业区域网格化为网格线分别平行或垂直于大车轨道方向的矩形网格；

S4.以先大车轨道方向后大车轨道垂直方向的折线形轨迹在矩形网格中规划取料路径；

且步骤S1具体为，根据待取料船舱的位置以及各船舱的载重及卸载量编排针对待取料船舱的卸舱顺序并生成卸船调度表：

S11.分别获取各左侧舱参数和各右侧舱参数；

S12.根据各船舱的载重计算左侧舱的致倾值M_左和右侧舱的致倾值M_右，若M_左≥M_右，则从左侧开始卸舱，反之从右侧开始卸舱；

其中，M_左＝m_船左+m_舱左，m_船左为左侧空船的致倾值，m_舱左＝m_左1k₁+m_左2k₂+…+m_左nk_n,k₁、k₂、k₃…k_n分别为左侧n个船舱的致倾系数,m_左ik_i表示左侧船舱i中货物的致倾值；

M_右＝m_船右+m_舱右，m_船右为右侧空船致倾值，m_舱右＝m_右1k₁’+m_右2k₂’+…+m_右nk_n’,k₁’、k₂’、k₃’…k_n’分别为右侧n’个船舱的致倾系数，m_右ik_i’为右侧船舱i中货物的致倾值；

m_左i为左侧船舱i中货物的重量；

m_右i为右侧船舱i中货物的重量。

2.根据权利要求1所述的螺旋卸船机全自动作业调度方法，其特征在于，步骤S1中，所述的卸船计划包括船舶名称、船舶MMSI、船舶舱数、船舶总载重、船舶单舱载重、待取料船舱及其卸载量；

步骤S2中，执行船舱扫描包括对船舱舱口扫描和对舱内物料扫描，以获得船舱口坐标和舱内物料的高程信息。

3.根据权利要求2所述的螺旋卸船机全自动作业调度方法，其特征在于，步骤S12中，根据M_左与M_右的大小以及各船舱的卸载量确定换舱路径：

S121.从左侧船舱找到所有左侧待取料船舱，从右侧船舱找到所有右侧待取料船舱，并确定所有待取料船舱的位置；

S122.若M₂-(M₁-m _1ik_1i)≥M_x，则将船舱i列入卸舱顺序，且使M₁＝M₁-m _1ik_1i，并使i＝i+1，否则，仅使i＝i+1；

其中，M₁表示最开始卸舱一侧的致倾值，M₂表示另一侧的致倾值，M_x表示M_左、M_右所允许的最大致倾差值，m _1ik_1i表示M₁侧船舱i的卸载量致倾值，初始i为M₁一侧靠近M₂一侧的剩余待取料船舱，+1表示从靠近M₂至远离M₂的下一剩余待取料船舱，直到走完M₁侧的待取料船舱，进入M₂侧继续编排；

S123.若M₁-(M₂-m_2ik_2i)≥M_x，则将船舱i列入卸舱顺序，且使M₂＝M₂-m _2ik_2i，i＝i+1，否则，仅使i＝i+1；

m _2ik_2i表示M₂侧船舱i的卸载量致倾值，重置i，初始i为M₂一侧靠近M₁一侧的剩余待取料船舱，+1表示从靠近M₁至远离M₁的下一待取料船舱，直到走完M₂侧的待取料船舱，回到M₁侧继续编排，重复步骤S122和S123直到编排完所有待取料船舱。

4.根据权利要求1所述的螺旋卸船机全自动作业调度方法，其特征在于，步骤S2中，获得船舱口左下角A、右下角B、左上角C、右上角D坐标，若A、B、C、D四点在误差范围内构成矩形，则步骤S3中参考A、B、C、D四点构成的矩形将作业区域网格化；

否则，用矩形区域包围作业区域，然后再将矩形区域分割为矩形网格。

5.根据权利要求1所述的螺旋卸船机全自动作业调度方法，其特征在于，步骤S3之前还包括：

根据船舱扫描得到的点云数据判断舱内煤面是否平整，若是，则先进行削峰操作，然后执行步骤S3，否则直接执行步骤S3。

6.根据权利要求5所述的螺旋卸船机全自动作业调度方法，其特征在于，削峰操作过程包括：

以矩形区域包围锋面区域，再对矩形区域进行网格化处理，最后通过步骤S4对网格化区域规划取料路径。

7.根据权利要求4所述的螺旋卸船机全自动作业调度方法，其特征在于，步骤S3之前还包括：获取操作员设置的卸舱路径参数，包括垂直臂与舱口安全距离、单层取料深度和单层取料行间距；

步骤S3中，根据垂直臂与舱口安全距离和舱口四角坐标划定矩形网格外边缘，根据单层取料行间距确定矩形网格内的网格大小。

8.根据权利要求1-7任意一所述的螺旋卸船机全自动作业调度方法，其特征在于，在取料过程中监测取料螺旋电流值，当电流值超出阈值范围时，控制大车移动速度和取料螺旋转速直到电流恢复至阈值范围内。

9.根据权利要求1-7任意一所述的螺旋卸船机全自动作业调度方法，其特征在于，当当前待取料船舱为靠近船头的1号船舱时，使水平臂位于卸船机的左侧以对1号舱取料的同时避免大车与船头挡板发生碰撞或垂直壁与穿上天线发生碰撞；

当待取料船舱为靠近船尾的船舱时，使水平臂位于卸船机的右侧以避免卸船机与位于船尾的抓斗机发生碰撞；

当待取料船舱的舱盖为立式时，取料头沿船舶陆侧甲板移动到船舱陆侧舱口边沿中间，再通过回转的方式将取料头移动到舱口正上方进行取料；

当船舶的舱盖类型为侧滑式时，直接将取料头抬高到舱盖上部进行取料。