CN115448162B - 一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法 - Google Patents

一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115448162B
CN115448162B CN202211148475.6A CN202211148475A CN115448162B CN 115448162 B CN115448162 B CN 115448162B CN 202211148475 A CN202211148475 A CN 202211148475A CN 115448162 B CN115448162 B CN 115448162B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grab bucket
slag
bucket
height
travelling crane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211148475.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115448162A (zh
Inventor
丁德刚
邓维
高田翔
叶理德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Original Assignee
Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd filed Critical Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Priority to CN202211148475.6A priority Critical patent/CN115448162B/zh
Priority to PCT/CN2022/122624 priority patent/WO2024060288A1/zh
Publication of CN115448162A publication Critical patent/CN115448162A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115448162B publication Critical patent/CN115448162B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/48—Automatic control of crane drives for producing a single or repeated working cycle; Programme control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/08—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for depositing loads in desired attitudes or positions
    • B66C13/085—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for depositing loads in desired attitudes or positions electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/16—Applications of indicating, registering, or weighing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00—Safety gear
    • B66C15/04—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C3/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith and intended primarily for transmitting lifting forces to loose materials; Grabs
    • B66C3/14—Grabs opened or closed by driving motors thereon
    • B66C3/18—Grabs opened or closed by driving motors thereon by electric motors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
    • C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
    • C21B3/06—Treatment of liquid slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
    • C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
    • C21B3/06—Treatment of liquid slag
    • C21B3/08—Cooling slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2300/00—Process aspects
    • C21B2300/04—Modeling of the process, e.g. for control purposes; CII
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/05—Apparatus features
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法，包括：1)通过智能检测元件，获取当前行车的状态；2)采用碰撞检测算法检测行车碰撞状态，计算行车下一步运行状态；3)通过智能感知设备检测渣池料面，对渣池水渣表面进行三维建模；4)确定行车抓斗即将抓取的水渣位置；5)规划行车走行路径，控制行车往取料位置运行，实时检测并计算抓斗触底状态，直至抓斗完全落到渣面，抓取水渣；6)更新渣面的三维表面模型；7)规划行车走行路径，控制行车将水渣运送到料斗上方并打开抓斗；8)判定料斗堵料状态，计算抓渣流程的下一个步骤。本方法能够稳定高效的控制水渣行车自动运行，既保证了设备的安全，又能将人从高危的工作环境中解放出来。

Description

一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法
技术领域
本发明涉及冶金行业炼铁领域，尤其涉及一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法。
背景技术
高炉炉渣是高炉炼铁的必然产物，是由脉石、灰分、熔剂以及不能进入生铁的杂质组成。炉渣用途广泛，可以用于生产水泥、砖制品，也可有用作隔热填料，节约成本。目前由于建造成本和维护成本的原因，国内外大部分钢铁厂都通过水淬的方法将高温液态炉渣击碎，变成松散的水渣后用水冲到渣池内，再通过行车将水渣抓卸到外运设备上。
行车作为水渣从渣池到外运设备的唯一运输设备，在生产中重要的作业。一旦水渣堆积，就会直接影响高炉生产。高温水渣冲到渣池，会形成大量的烟雾，对行车操作人员的视线影响极大。由于高炉生产24小时不间断，夜间可视度低，有时候渣池水未排干净，导致无法判断水下水渣的高度，操作人员往往只能凭感觉控制行车，经常造成抓斗与渣池周边设备的碰撞，抓斗下降过多，钢丝绳脱落，抓斗倾翻等现象，对设备造车损害。同时由于行车属高空特种设备，操作人员需要高度集中，容易产生疲劳。
专利CN 114898294A公开了一种抓渣控制系统、方法、电子设备和存储介质，在抓渣控制系统中，扫描模块用于扫描渣池内的水渣堆，得到各个水渣堆的堆积高度和堆积区域并发送到扫描图像生成模块，扫描图像生成模块用于根据各个水渣堆的堆积高度和堆积区域生成渣池内的水渣堆的扫描图像；抓渣模块用于根据扫描图像控制抓斗在渣池内进行抓渣；水渣输送模块用于在抓斗抓渣后，控制抓斗移动，以将抓斗内的水渣移送至水渣仓。通过对渣池内的水渣堆进行扫描得到包括水渣堆的堆积高度和堆积范围信息的扫描图像，并根据扫描图像来控制抓斗进行抓渣并输送至水渣仓。但该方法中的图像识别效果会受到水渣烟气和夜间可视度低等视觉因素的影响。
专利CN110004256A公开了一种利用行车对高炉水渣自动抓取的方法，抓渣过程中，抓斗接触到冲渣池中水渣时，控制器记录此刻绝对值编码器的数值，得到抓斗底部的高度，即该抓取单元中水渣的高度，并进行抓取水渣；控制器控制抓斗依次对该冲渣池中k×j个抓取单元中的水渣进行抓取；并进行多轮直至该冲渣池中的水渣被抓取完毕，然后抓取下一个冲渣池中的水渣。该申请中通过在钢丝绳上设置重量传感器，在卷筒上设置绝对值编码器，并对多个冲渣池进行编号，以及将每个冲渣池划分为k×j个抓取单元，对每个冲渣池进行多轮抓渣，直至抓完。但该方法在实施时还存在以下问题：通过称重传感器测量和绝对值编码器测量抓斗的高度的方法响应慢，需要对每个区域进行探测，确定水渣高度之后，再进行轮流抓取，效率低下；探测过程中无法对抓斗的升降速度提前规划，并且由于不知道抓去单元的坡度和高差，容易钢丝绳脱槽，抓斗倾翻等事故。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法，以解决由于水渣烟气大、夜间可视度低、水渣高度未知、抓斗不可视等原因造成人工易疲劳、抓渣效率低下，设备损坏率高的技术问题。
为解决以上技术问题，本发明采用如下方案：
一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法，包括如下步骤：
步骤S1，通过智能检测元件，获取当前行车的状态，所述状态包括：大车、小车在以大小车走行轨道一端为零点的坐标系中的位置；抓斗以大车走行轨道顶部为零点的坐标系中的位置；抓斗打开闭合的位置；抓斗当前的状态。
步骤S2，用碰撞检测算法检测行车碰撞状态，计算行车下一步运行状态；
步骤S3，通过智能感知设备检测渣池料面，对渣池水渣表面进行三维建模，包括在大车走行的时候，采用在行车大梁安装的两台带三维旋转云台的线激光扫描仪，实时扫描渣池及周边的场景，获得多个点云数据，通过点云融合以及表面重建方法，形成渣面的三维表面模型；
步骤S4，确定行车抓斗即将抓取的水渣位置；
步骤S5，规划抓料行车走行路径，控制行车往取料位置运行，实时检测并计算抓斗触底状态，直至抓斗完全落到渣面；
步骤S6，在抓料完成后，更新渣面的三维表面模型；
步骤S7，规划卸料行车走行路径，控制行车将水渣运送到料斗上方并打开抓斗；
步骤S8，判定料斗堵料状态，在未堵料状态，计算抓渣流程的下一个步骤；当料斗畅通，返回步骤S5计算下一个抓渣点；当料斗堵料，设定行车的下一个目标位置为停车位。
进一步的，所述智能检测元件，包括：大车、小车、抓斗升降、开闭四个机构电机上安装的绝对值编码器，抓斗升降、开闭卷筒上安装的绝对值编码器，大小车走行轨道末端安装的激光测距仪，大小车上安装的激光反射装置，和平行于大小车走行方向安装的格雷母线或线性编码尺。
进一步的，所述步骤S2包括：对行车的大车、小车、抓斗走行范围内的固定碰撞点进行标定，根据碰撞点的分布情况对走行区域划分，对每个区域抓斗在开斗和闭斗状态下大小车运行时抓斗的安全高度进行测量标定；根据步骤S1检测的抓斗高度，大小车位置，计算大小车的走行区域，比较当前区域内行车的安全运行条件，计算行车的大车、小车、抓斗的运行方向。
进一步的，所述步骤S2中的运行方向的计算规则包括：
(a)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，则行车的运行终点位置为卸料位置，大小车及抓斗运行状态按下面其他步骤执行；
(b)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量小于空斗重量阈值，如抓斗高度低于闭斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭方向为打开方向；
(c)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，如抓斗高度低于闭斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭静止；
(d)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，如抓斗高度高于闭斗运行安全高度，大小车运行方向为卸料料斗方向，抓斗升降静止，抓斗开闭静止；
(e)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量小于空斗重量阈值，如抓斗高度高于闭斗运行安全高度，大小车运行方向为下一次抓料方向，抓斗升降静止，抓斗开闭方向为打开方向；
(f)如果抓斗处于开斗状态，当前抓斗高度低于开斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭静止；
(g)如果抓斗处于开斗状态，当前抓斗高度高于开斗运行安全高度，大小车运行方向为下一次抓料方向，抓斗升降静止，抓斗开闭方向为打开。
进一步的，所述步骤S3具体包括：在大车走行的时候，采用在行车大梁安装的两台带三维旋转云台的线激光扫描仪，实时扫描渣池及周边的场景，获得多个点云数据，通过点云融合以及表面重建方法，形成渣面的三维表面模型。
进一步的，所述的实时扫描渣池及周边的场景，获得多个点云数据，包括：在大车走行的任何一个时刻点Ti，记录当前云台的旋转角度、渣面和激光扫描仪的距离及角度，将每个距离和角度转换成扫描仪坐标系中的坐标。
进一步的，通过点云融合以及表面重建方法，形成渣面的三维表面模型，包括：通过噪声和离群点剔除后，通过经典的点云最近点迭代算法，将多次测量的点云融合在一起，形成统一的点云；再采用贪婪投影三角化算法对点云进行曲面重建，形成渣面的三维表面模型。
进一步的，所述步骤S4具体包括：
步骤S41，将渣面的三维表面模型根据抓斗开度做网格化，循环计算抓斗打开范围内水渣的平均高度、表面坡度、最高点往下一定高度内的水渣体积、相邻范围内的高度变化；
步骤S42，选取满足以下条件的最佳取渣位置：
(a)抓斗范围内的水渣体积不小于抓斗容积的80％；
(b)抓斗范围内水渣高度大于平均高度的网格占70％以上；
(c)东西南北四个方向的表面坡度不大于45度；
(d)相邻范围内的高度差不大于1.5米；
步骤S43，从所述最佳取渣位置中选取平均高度最高的区域作为抓渣点。
进一步的，所述步骤S5具体包括：
比较抓渣的位置与渣池边界，如果抓渣位置和边界距离大于第一设定值，则目标位置为上一步骤计算的抓渣位置；如果抓渣位置和边界的距离小于等于第一设定值，则大小车第一目标位置为距离边界等于第一设定值的位置，抓斗起升的第一目标位置为走行途径区域的最高安全位置；
大小车的第二目标为上一步骤计算的抓渣位置，抓斗升降的第二目标为触底位置；
根据目标位置规划大小车、抓斗升降的速度，通过变频器控制大小车、抓斗的电机，根据规划的路径和速度运行，直至运行到抓渣位置；在抓斗运行过程中，实时检测抓斗的高度，同时检测抓斗的重量及力矩；
其中，所述第一设定值为不小于半个抓斗的长度。
进一步的，所述步骤S7具体包括：抓取水渣完毕，将要提升抓斗时，设定行车的第一目标位置为：大小车为当前位置，抓斗为水渣最高点位置；
判断当前大小车的位置，若当前大小车位置和边界的距离小于等于第一设定值，则大小车的第二目标位置设置为距离边界为第一设定值的位置，若当前大小车位置和边界的距离大于第一设定值，则大小车的第二目标位置为当前位置；
抓斗升降目标位置为从第一目标位置到卸料斗位置时，途径所有区域最高的抓斗闭斗安全位置；
大小车和抓斗的第三目标位置为卸料料斗的位置，高度为第二目标的抓斗升降目标位置；
根据目标位置规划大小车、抓斗升降的速度；通过变频器控制大小车、抓斗的电机，根据规划的位置和速度运行，直至运行到卸料位置；打开抓斗，将料放到卸料料斗中。
进一步的，所述步骤S8具体包括：在放料过程中，监控料斗下方皮带的电流，通过窗口平滑策略，计算一定窗口内的电流平均值，如计算平均值不小于设定电流阈值，则判定料斗畅通，通过步骤S5计算下一个抓渣点；如果计算平均值小设定电流阈值，则判定料斗堵料，设定行车的下一个目标位置为停车位。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本方法解决了由于水渣烟气大、夜间可视度低、水渣高度未知、抓斗不可视等原因造成人工易疲劳、抓渣效率低下，设备损坏率高的技术问题，能够稳定高效的控制水渣行车自动运行，既保证了设备的安全，又能将人从高危的工作环境中解放出来。
附图说明
图1是本发明的高炉底滤法水渣行车自动抓渣流程图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，本申请提出了一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法，包括如下步骤：
1)通过智能检测元件，获取当前行车的状态。
当前行车状态包括：大车、小车在以大小车走行轨道一端为零点的坐标系中的位置；抓斗以大车走行轨道顶部为零点的坐标系中的位置，抓斗打开闭合的位置；抓斗当前的状态。
具体的，所述的智能检测元件，包括大车、小车、抓斗升降、开闭四个机构电机上安装的绝对值编码器以及抓斗升降、开闭卷筒上安装的绝对值编码器；还包括大小车走行轨道末端安装的激光测距仪以及大小车上安装的激光反射装置；同时还包括平行于大小车走行方向安装的格雷母线或线性编码尺。
2)用碰撞检测算法检测行车碰撞状态，计算行车下一步运行状态，包括：对行车的大车、小车、抓斗走行范围内的固定碰撞点进行标定；根据步骤1)检测的抓斗高度，大小车位置，计算大小车的走行区域，比较当前区域内行车的安全运行条件，计算行车的大车、小车、抓斗的运行方向。
具体的，所述固定碰撞点的标定为：根据碰撞点的分布情况对走行区域划分，对每个区域抓斗在开斗和闭斗状态下大小车运行时抓斗的安全高度进行测量标定。
所述的区域划分，包括如下几个区域：1#渣池区域、2#渣池区域、1#、2#渣池中间区域、1#渣池盖板区域、2#渣池盖板区域、南停车区域、北停车区域以及禁行区域。测量每个区域的大车走行范围最大值Xmax及最小值Xmin，小车走行范围最大值Ymax及最小值Ymin，每个区域的大小车走行而抓斗不碰撞时的抓斗开斗运行高度Zos及抓斗闭斗运行高度Zcs。
具体的，运行方向计算规则如下：
(a)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，则行车的运行终点位置为卸料位置，大小车及抓斗运行状态按下面其他步骤执行；
(b)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量小于空斗重量阈值，如抓斗高度低于闭斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭方向为打开方向；
(c)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，如抓斗高度低于闭斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭静止；
(d)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，如抓斗高度高于闭斗运行安全高度，大小车运行方向为卸料料斗方向，抓斗升降静止，抓斗开闭静止；
(e)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量小于空斗重量阈值，如抓斗高度高于闭斗运行安全高度，大小车运行方向为下一次抓料方向，抓斗升降静止，抓斗开闭方向为打开方向；
(f)如果抓斗处于开斗状态，当前抓斗高度低于开斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭静止；
(g)如果抓斗处于开斗状态，当前抓斗高度高于开斗运行安全高度，大小车运行方向为下一次抓料方向，抓斗升降静止，抓斗开闭方向为打开。
3)通过智能感知设备检测渣池料面，对渣池水渣表面进行三维建模。包括在大车走行的时候，采用在行车大梁安装的两台带三维旋转云台的线激光扫描仪，实时扫描渣池及周边的场景，获取多个点云数据，通过点云融合以及表面重建方法，形成渣面的三维表面模型。
所述的实时扫描渣池及周边场景，获取多个点云数据，包括：在大车走行的任何一个时刻点Ti，记录当前云台的旋转角度、渣面和激光扫描仪的距离及角度，将每个距离和角度转换成扫描仪坐标系中的坐标。通过噪声和离群点剔除后，通过经典的点云最近点迭代算法，将多次测量的点云融合在一起，形成统一的点云；再采用贪婪投影三角化算法对点云进行曲面重建，形成渣面的三维表面模型。
4)通过专家规则确定行车抓斗即将抓取的水渣位置。
具体的，本步骤包括：将渣面的三维表面模型根据抓斗开度做网格化，循环计算抓斗打开范围内水渣的平均高度、表面坡度、最高点往下一定高度内的水渣体积、相邻范围内的高度变化等值。通过如下规则选定最佳取渣位置：
(a)抓斗范围内的水渣体积不小于抓斗容积的80％；
(b)抓斗范围内水渣高度大于平均高度的网格占70％以上；
(c)东西南北四个方向的表面坡度不大于45度；
(d)相邻范围内的高度差不大于1.5米。
从所述最佳取渣位置中选取平均高度最高的区域作为抓渣点；
所述的将渣面的三维表面模型根据抓斗开度做网格化，循环计算抓斗打开范围内水渣的平均高度、表面坡度、最高点往下一定高度内的水渣体积、相邻范围内的高度变化等值，是指对所有点云根据边界进行带通滤波后，从边界开始，以300mm大小的方形网格为标准，以最高点值表示当前网格高度，形成多个小正方形组成的矩形。由于抓斗的尺寸是长3000mm、宽2100mm，因此计算抓斗的矩形空间时，以一个网格为步距，依次在长度方向选择10个网格、宽度方向选择7个网格，计算所述参数。
所述的表面坡度，是对点进行平面拟合后，该平面与水平线的夹角。
5)规划抓料行车走行路径，控制行车往取料位置运行，实时检测并计算抓斗触底状态，直至抓斗完全落到渣面。
具体的，本步骤包括：比较抓渣的位置与渣池边界，如果抓渣位置距离边界1.5米以外，则目标位置为上一步骤计算的抓渣位置；如果抓渣位置距离边界1.5米以内，则大小车第一目标位置为距离边界1.5米的位置，抓斗起升的第一目标位置为走行途径区域的最高安全位置；大小车的第二目标为上一步骤计算的抓渣位置，抓斗升降的第二目标为触底位置；根据目标位置规划大小车、抓斗升降的速度。通过变频器控制大小车、抓斗的电机，根据规划的路径和速度运行，直至运行到抓渣位置。在抓斗运行过程中，实时检测抓斗的高度，同时检测抓斗的重量及力矩，根据高度定位控制的同时，当重量和力矩变化到设定阈值时，判定抓斗已经落到水渣上。逐步关闭抓斗，同时控制下降，抓取水渣。
所述距离边界1.5米，是根据抓斗的尺寸设定。当抓斗在升降过程中抓斗会旋转，导致抓斗会碰撞渣池或者渣池盖板，导致抓斗倾翻，为避免该情况，在渣池最大高度以上，抓斗需偏离边界半个抓斗的长度及以上。
所述的根据目标位置规划大小车、抓斗升降的速度，包括根据行车每个运行机构的特性以及变频器的加减速曲线，设定六个阶梯速度，每一阶段的速度需要通过大量测试，保证从某一个阶段的速度变成相邻阶梯速度时，走行的距离不大于每个阶梯速度持续的距离区间。根据当前位置距离目标位置的距离，确定抓斗每个机构在不同时刻的速度。
6)在完成抓取后，扫描渣池，更新渣面的三维表面模型。
7)规划卸料行车走行路径，控制行车将水渣运送到料斗上方并打开抓斗。
具体的，本步骤包括：抓取水渣完毕，将要提升抓斗时，设定行车的第一目标位置为：大小车为当前位置，抓斗为水渣最高点位置；判断当前大小车的位置，如当前大小车位置距离边界1.5米以内，则大小车的第二目标位置距离边界1.5米的位置，如当前大小车位置距离边界1.5米以外，则大小车的第二目标位置为当前位置；抓斗升降目标位置为从第一目标位置到卸料斗位置时，途径所有区域最高的抓斗闭斗安全位置；大小车和抓斗的第三目标位置为卸料料斗的位置，高度为第二目标的抓斗升降目标位置。根据目标位置规划大小车、抓斗升降的速度。通过变频器控制大小车、抓斗的电机，根据规划的位置和速度运行，直至运行到卸料位置。打开抓斗，将料放到卸料料斗中。
8)判定料斗堵料状态，计算抓渣流程的下一个步骤。
具体的，本步骤包括：在放料过程中，监控料斗下方皮带的电流，通过窗口平滑策略，计算一定窗口内的电流平均值，如计算平均值不小于设定电流阈值，则判定料斗畅通，返回步骤5)计算下一个抓渣点；如果计算平均值小设定电流阈值，则判定料斗堵料，设定行车的下一个目标位置为停车位。
所述平滑窗口检测电流阈值，包括设定中值滤波器，每10毫秒的间隔检测电流变化，为保证计算的时效以及PLC的运算能力，窗口设置在1秒到2秒。电流阈值根据皮带电机相关，根据实际测量获取，本实施例中电流根据多次测量，设定电流阈值分三档，一档为30A，表示当放料之前重量小于11吨时，通过窗口平滑计算的电流超过30A的持续时间超过15秒表示畅通，反之表示堵料；一档为35A，表示当放料之前重量在11吨到13吨时，通过窗口平滑计算的电流超过5的持续时间超过15秒表示畅通，反之表示堵料；一档为42A，表示当放料之前重量大于13吨时，通过窗口平滑计算的电流超过42A的持续时间超过15秒表示畅通，反之表示堵料。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，通过智能检测元件，获取当前行车的状态，包括大车、小车在以大小车走行轨道一端为零点的坐标系中的位置；抓斗以大车走行轨道顶部为零点的坐标系中的位置，抓斗打开闭合的位置；抓斗当前的状态；
步骤S2，用碰撞检测算法检测行车碰撞状态，计算行车下一步运行状态；
步骤S3，通过智能感知设备检测渣池料面，对渣池水渣表面进行三维建模；
步骤S4，通过专家规则确定行车抓斗即将抓取的水渣位置；
步骤S5，规划抓料行车走行路径，控制行车往取料位置运行，实时检测并计算抓斗触底状态，直至抓斗完全落到渣面；
步骤S6，在抓料完成后，更新渣面的三维表面模型；
步骤S7，规划卸料行车走行路径，控制行车将水渣运送到料斗上方并打开抓斗；
步骤S8，判定料斗堵料状态，计算抓渣流程的下一个步骤；当料斗畅通，返回步骤S5计算下一个抓渣点；当料斗堵料，设定行车的下一个目标位置为停车位；
所述步骤S2包括：对行车的大车、小车、抓斗走行范围内的固定碰撞点进行标定，根据碰撞点的分布情况对走行区域划分，对每个区域抓斗在开斗和闭斗状态下大小车运行时抓斗的安全高度进行测量标定；根据步骤S1检测的抓斗高度，大小车位置，计算大小车的走行区域，比较当前区域内行车的安全运行条件，计算行车的大车、小车、抓斗的运行方向；
所述步骤S2中的运行方向的计算规则包括：
(a)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，则行车的运行终点位置为卸料位置，大小车及抓斗运行状态按下面其他步骤执行；
(b)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量小于空斗重量阈值，如抓斗高度低于闭斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭方向为打开方向；
(c)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，如抓斗高度低于闭斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭静止；
(d)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量大于空斗重量阈值，如抓斗高度高于闭斗运行安全高度，大小车运行方向为卸料料斗方向，抓斗升降静止，抓斗开闭静止；
(e)如果抓斗处于闭斗状态，当前抓斗重量小于空斗重量阈值，如抓斗高度高于闭斗运行安全高度，大小车运行方向为下一次抓料方向，抓斗升降静止，抓斗开闭方向为打开方向；
(f)如果抓斗处于开斗状态，当前抓斗高度低于开斗运行安全高度，大小车禁止运行，抓斗运行方向向上，抓斗开闭静止；
(g)如果抓斗处于开斗状态，当前抓斗高度高于开斗运行安全高度，大小车运行方向为下一次抓料方向，抓斗升降静止，抓斗开闭方向为打开；
所述步骤S4具体包括：
步骤S41，将渣面的三维表面模型根据抓斗开度做网格化，循环计算抓斗打开范围内水渣的平均高度、表面坡度、最高点往下一定高度内的水渣体积、相邻范围内的高度变化；
步骤S42，选取满足以下条件的最佳取渣位置：
(a)抓斗范围内的水渣体积不小于抓斗容积的80％；
(b)抓斗范围内水渣高度大于平均高度的网格占70％以上；
(c)东西南北四个方向的表面坡度不大于45度；
(d)相邻范围内的高度差不大于1.5米；
步骤S43，从所述最佳取渣位置中选取平均高度最高的区域作为抓渣点。
2.如权利要求1所述的高炉底滤法水渣行车自动抓渣的方法，其特征在于，所述智能检测元件，包括：大车、小车、抓斗升降、开闭四个机构电机上安装的绝对值编码器，抓斗升降、开闭卷筒上安装的绝对值编码器，大小车走行轨道末端安装的激光测距仪，大小车上安装的激光反射装置，和平行于大小车走行方向安装的格雷母线或线性编码尺。
3.如权利要求1所述的高炉底滤法水渣行车自动抓渣的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：在大车走行的时候，采用在行车大梁安装的两台带三维旋转云台的线激光扫描仪，实时扫描渣池及周边的场景，获得多个点云数据，通过点云融合以及表面重建方法，形成渣面的三维表面模型。
4.如权利要求3所述的高炉底滤法水渣行车自动抓渣的方法，其特征在于，所述的实时扫描渣池及周边的场景，获得多个点云数据，包括：在大车走行的任何一个时刻点Ti，记录当前云台的旋转角度、渣面和激光扫描仪的距离及角度，将每个距离和角度转换成扫描仪坐标系中的坐标。
5.如权利要求3所述的高炉底滤法水渣行车自动抓渣的方法，其特征在于，通过点云融合以及表面重建方法，形成渣面的三维表面模型，包括：通过噪声和离群点剔除后，通过经典的点云最近点迭代算法，将多次测量的点云融合在一起，形成统一的点云；再采用贪婪投影三角化算法对点云进行曲面重建，形成渣面的三维表面模型。
6.如权利要求1所述的高炉底滤法水渣行车自动抓渣的方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：
比较抓渣的位置与渣池边界，如果抓渣位置和边界距离大于第一设定值，则目标位置为上一步骤计算的抓渣位置；如果抓渣位置和边界的距离小于等于第一设定值，则大小车第一目标位置为距离边界等于第一设定值的位置，抓斗起升的第一目标位置为走行途径区域的最高安全位置；
大小车的第二目标为上一步骤计算的抓渣位置，抓斗升降的第二目标为触底位置；
根据目标位置规划大小车、抓斗升降的速度，通过变频器控制大小车、抓斗的电机，根据规划的路径和速度运行，直至运行到抓渣位置；在抓斗运行过程中，实时检测抓斗的高度，同时检测抓斗的重量及力矩；
其中，所述第一设定值为不小于半个抓斗的长度。
7.如权利要求6所述的高炉底滤法水渣行车自动抓渣的方法，其特征在于，所述步骤S7具体包括：抓取水渣完毕，将要提升抓斗时，设定行车的第一目标位置为：大小车为当前位置，抓斗为水渣最高点位置；
判断当前大小车的位置，若当前大小车位置和边界的距离小于等于第一设定值，则大小车的第二目标位置设置为距离边界为第一设定值的位置，若当前大小车位置和边界的距离大于第一设定值，则大小车的第二目标位置为当前位置；
抓斗升降目标位置为从第一目标位置到卸料斗位置时，途径所有区域最高的抓斗闭斗安全位置；
大小车和抓斗的第三目标位置为卸料料斗的位置，高度为第二目标的抓斗升降目标位置；
根据目标位置规划大小车、抓斗升降的速度；通过变频器控制大小车、抓斗的电机，根据规划的位置和速度运行，直至运行到卸料位置；打开抓斗，将料放到卸料料斗中。
8.如权利要求1所述的高炉底滤法水渣行车自动抓渣的方法，其特征在于，所述步骤S8具体包括：在放料过程中，监控料斗下方皮带的电流，通过窗口平滑策略，计算一定窗口内的电流平均值，如计算平均值不小于设定电流阈值，则判定料斗畅通，通过步骤S5计算下一个抓渣点；如果计算平均值小设定电流阈值，则判定料斗堵料，设定行车的下一个目标位置为停车位。
CN202211148475.6A 2022-09-21 2022-09-21 一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法 Active CN115448162B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211148475.6A CN115448162B (zh) 2022-09-21 2022-09-21 一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法
PCT/CN2022/122624 WO2024060288A1 (zh) 2022-09-21 2022-09-29 一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211148475.6A CN115448162B (zh) 2022-09-21 2022-09-21 一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115448162A CN115448162A (zh) 2022-12-09
CN115448162B true CN115448162B (zh) 2023-08-25

Family

ID=84305256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211148475.6A Active CN115448162B (zh) 2022-09-21 2022-09-21 一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115448162B (zh)
WO (1) WO2024060288A1 (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3207092A1 (de) * 1982-02-27 1983-09-08 Industronic, Industrie-Electronic Gmbh & Co Kg, 6980 Wertheim Positionierungsvorrichtung fuer ein schienengebundenes fahrzeug, vorzugsweise einen kran
DE3844161A1 (de) * 1988-12-23 1990-07-05 Mannesmann Ag Arbeitsgeraet
CN2820803Y (zh) * 2005-08-05 2006-09-27 上海振华港口机械（集团）股份有限公司 集装箱起重机的最佳路径的自动化系统
CN201125130Y (zh) * 2007-10-09 2008-10-01 上海明路绳网索具有限公司 一种用激光扫描的集装箱吊运防撞装置
CN201343377Y (zh) * 2008-10-28 2009-11-11 高旭 龙门吊吊装小车防碰撞控制系统
CN103241654A (zh) * 2013-04-03 2013-08-14 大连理工大学 一种桥式起重机智能运行控制系统
CN104118802A (zh) * 2014-07-21 2014-10-29 武汉理工大学 一种全自动垃圾搬运起重机取料投料作业自动控制方法
CN207090818U (zh) * 2017-05-26 2018-03-13 德马科起重机械有限公司 一种高炉环行吊车的同步控制装置
CN108675141A (zh) * 2018-06-08 2018-10-19 江苏金恒信息科技股份有限公司 一种四绳抓斗抓取渣料的系统及方法
CN110004256A (zh) * 2019-04-26 2019-07-12 马鞍山市佳腾节能环保科技有限公司 一种利用行车对高炉水渣自动抓取的方法
CN111714958A (zh) * 2020-05-12 2020-09-29 广东忠能科技集团有限公司 一种处理炉渣智能协同控制系统
CN111792538A (zh) * 2020-07-07 2020-10-20 中冶京诚工程技术有限公司 一种高炉水渣高效抓渣系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6441008B2 (ja) * 2014-09-19 2018-12-19 Ｉｈｉ運搬機械株式会社 グラブバケット式アンローダの運転支援装置
CN112082473A (zh) * 2019-06-12 2020-12-15 湖南釜晟智能科技有限责任公司 一种钢渣料场三维数据采集成像系统和方法
CN114751309A (zh) * 2022-01-29 2022-07-15 中冶赛迪工程技术股份有限公司 基于3d扫描的智能抓渣系统
CN114898294A (zh) * 2022-05-24 2022-08-12 广东韶钢松山股份有限公司 一种抓渣控制系统、方法、电子设备和存储介质
CN114940435A (zh) * 2022-06-20 2022-08-26 湖南中冶长天节能环保技术有限公司 一种定点抓渣系统及方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3207092A1 (de) * 1982-02-27 1983-09-08 Industronic, Industrie-Electronic Gmbh & Co Kg, 6980 Wertheim Positionierungsvorrichtung fuer ein schienengebundenes fahrzeug, vorzugsweise einen kran
DE3844161A1 (de) * 1988-12-23 1990-07-05 Mannesmann Ag Arbeitsgeraet
CN2820803Y (zh) * 2005-08-05 2006-09-27 上海振华港口机械（集团）股份有限公司 集装箱起重机的最佳路径的自动化系统
CN201125130Y (zh) * 2007-10-09 2008-10-01 上海明路绳网索具有限公司 一种用激光扫描的集装箱吊运防撞装置
CN201343377Y (zh) * 2008-10-28 2009-11-11 高旭 龙门吊吊装小车防碰撞控制系统
CN103241654A (zh) * 2013-04-03 2013-08-14 大连理工大学 一种桥式起重机智能运行控制系统
CN104118802A (zh) * 2014-07-21 2014-10-29 武汉理工大学 一种全自动垃圾搬运起重机取料投料作业自动控制方法
CN207090818U (zh) * 2017-05-26 2018-03-13 德马科起重机械有限公司 一种高炉环行吊车的同步控制装置
CN108675141A (zh) * 2018-06-08 2018-10-19 江苏金恒信息科技股份有限公司 一种四绳抓斗抓取渣料的系统及方法
CN110004256A (zh) * 2019-04-26 2019-07-12 马鞍山市佳腾节能环保科技有限公司 一种利用行车对高炉水渣自动抓取的方法
CN111714958A (zh) * 2020-05-12 2020-09-29 广东忠能科技集团有限公司 一种处理炉渣智能协同控制系统
CN111792538A (zh) * 2020-07-07 2020-10-20 中冶京诚工程技术有限公司 一种高炉水渣高效抓渣系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
魏培超 ; .刻度标尺自动定位技术在高炉小车精准对位系统中的应用.电气传动自动化.2016,(06),48-50+56. *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024060288A1 (zh) 2024-03-28
CN115448162A (zh) 2022-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104118802B (zh) 一种全自动垃圾搬运起重机取料投料作业自动控制方法
CN113528737B (zh) 一种基于图像识别的转炉留渣工艺自动倒渣的方法和系统
CN113320995A (zh) 原料场堆取料机无人化控制系统
CN102107819A (zh) 一种集装箱岸边桥吊防摇控制方法
CN112299048B (zh) 基于无人化抓斗行车模式下的火车装车布料系统及方法
CN114314346B (zh) 基于煤料仓储管理的行车控制方法及系统
CN112731441B (zh) 一种敞车车厢状态检测装置及方法
CN106643661B (zh) 基于机器视觉的轨道式起重机吊具位姿检测系统及方法
CN115448162B (zh) 一种高炉底滤法水渣行车自动抓渣方法
CN114803571B (zh) 一种物料抓取的控制方法、装置、存储介质以及电子设备
CN114988052B (zh) 动态卸船中的自动补偿方法、装置、存储介质及电子设备
CN114940435A (zh) 一种定点抓渣系统及方法
CN112093675A (zh) 垃圾发电全自动给料控制方法和控制系统
CN114876514A (zh) 一种基于喷浆机器人的控制方法
CN114803570B (zh) 物料抓取策略的确定方法、装置、存储介质以及电子设备
CN117031258A (zh) 基于温度的电解电路故障检测系统实现方法及其监测方法
JP4808940B2 (ja) ごみ処理工場用自動クレーンの制御装置
CN115924750A (zh) 起重机控制方法及起重机控制系统
CN114803572A (zh) 一种用于货船的卸料系统以及卸船机
CN114898294A (zh) 一种抓渣控制系统、方法、电子设备和存储介质
CN115092819A (zh) 一种自动捞渣系统
CN108328480A (zh) 岸桥智能对箱系统及方法
CN113928868A (zh) 一种刮板取料机的自动控制系统
CN114622060A (zh) 一种渣盆容积识别和自动行走控制装置及方法
JP7511800B1 (ja) 制御装置及び制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant