CN115576360B - 一种斗轮机防碰撞控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及斗轮机防碰撞控制领域，公开了一种斗轮机防碰撞控制方法，包括：利用激光检测系统获取路况信息，根据信息进行初次调整，根据粉尘颗粒含量及空气湿度数据对初次调整进行修正，经过第一预设时间T1后再次检测障碍物位置，判断障碍物位置及运动状态，再次调整运行状态；获取料堆或障碍物高度信息，获得臂架与料堆或障碍物的最小距离，根据光照数据和粉尘颗粒含量数据对最小距离进行修正，并将修正结果与第一预设安全距离对比，中控PLC根据结果调整臂架状态。本申请对斗轮机防碰撞控制时充分考虑环境对激光检测装置的影响，对斗轮机采用分级控制更具针对性，有效避免臂架与堆料或障碍物发生碰撞，保证了斗轮机在无人料场使用时的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种斗轮机防碰撞控制方法，尤其涉及斗轮机运动时与障碍物和料堆之间的防撞控制方法。
背景技术
斗轮机指斗轮堆取料机，是指一种用于大型干散货堆场的既能堆料又能取料的连续输送的高效装卸机械。由可俯仰和水平摆动的胶带输送臂及其前端的斗轮、机架、运行机构组成，皮带可双向运行，取料时由斗轮取料经输送臂送出，堆料时则由主输送机运来的货物经由输送臂投向堆场。
由于人力等成本的提高，提高工作效益，降低人工的依赖是未来发展的方向，所以无人化料场是未来发展的趋势。无人化料场控制的关键是保证在无人操作的情况下既能进行正常的堆取料工作又能保证堆取料机不发生碰撞事故，因而需要提供一种斗轮机防撞控制方法。
发明内容
本发明实施例提供一种斗轮机防碰撞控制方法，用以解决现有斗轮机应用在无人化料场时缺乏防撞控制的问题
为了实现上述目的，本发明提供了一种斗轮机防碰撞控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用激光检测系统获取路况信息；所述激光检测系统检测斗轮机周围270°范围内路况信息并划分为多个区域，所述区域预先设置不同的安全阈值；
当所述激光检测系统初次检测到障碍物时，记录障碍物位置；获取斗轮机运动机构行驶速度S0及加速度a0；利用空气质量检测装置获取粉尘颗粒含量及空气湿度数据；
调整模块根据所述路况信息对斗轮机行驶进行初次调整；根据所述粉尘颗粒含量及空气湿度数据对所述初次调整进行修正；
所述激光检测系统经过第一预设时间T1后再次检测障碍物位置，利用判断模块判断障碍物是否运动，障碍物是否在所述安全阈值范围内；将判断结果发送至所述调整模块，所述调整模块再次调整斗轮机运行状态，直至斗轮机完全通过障碍物；
斗轮机运动过程中利用激光扫描仪获取料堆或障碍物高度信息，利用定位系统计算臂架的姿态和位置数据，获得臂架与料堆或障碍物的最小距离；
利用传感器获取光照数据和粉尘颗粒含量数据，所述调整模块根据所述光照数据和粉尘颗粒含量数据对所述最小距离进行修正，获得修正距离数据；
所述判断模块判断所述修正距离数据是否大于第一预设安全距离，并将判断结果发送至中控PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)，所述中控PLC根据所述判断结果调整臂架状态。
优选的，所述调整模块根据所述路况信息对斗轮机行驶进行初次调整，包括：
当初次检测到障碍物时，记录障碍物位置并通过判断模块判断障碍物是否处于斗轮机运行方向前方区域；
若判断结果为“是”，采用第一预设加速度a1进行减速；
若判断结果为“否”，采用第二预设加速度a2进行减速并发出报警提醒。
优选的，所述根据所述粉尘颗粒含量及空气湿度数据对所述初次调整进行修正，包括：
根据所述粉尘颗粒含量及空气湿度数据设置第一加速度修正系数X(X1、X2、X3)对所述第一预设加速度a1、所述第二预设加速度a2进行修正。
优选的，所述通过所述调整模块再次调整斗轮机运行状态，包括：
通过所述判断模块获取判断结果；
若障碍物未运动且处在所述安全阈值范围外，所述调整模块控制斗轮机以第一预设速度S1通过；
若障碍物未运动且处在所述安全阈值范围内，所述调整模块控制斗轮机停止运动且发出报警提醒；
若障碍物运动且处在安全阈值范围外，所述调整模块控制斗轮机发出报警提醒并采用第三预设加速度a3对斗轮机进行减速，最终以第二预设速度S2运行；
若障碍物运动且处在安全阈值范围内，控制斗轮机停止运动发出报警提醒。
优选的，所述获得修正距离数据，包括：
根据所述光照数据和粉尘颗粒含量数据设置第一距离修正系数Y(Y1、Y2、Y3)对所述最小距离进行修正，获得所述修正距离数据。
优选的，所述中控PLC根据所述判断结果调整臂架状态，包括：
若所述修正距离大于第一预设安全距离，所述中控PLC控制臂架在运动过程中保持姿态不变；
若所述修正距离小于第一预设安全距离，所述中控PLC控制调整所述臂架。
优选的，所述调整臂架，包括：
所述调整所述臂架前利用定位系统模拟臂架位于最大角度、最小角度时是否大于第一预设安全距离，并将模拟结果发送至所述中控PLC，所述中控PLC根据所述结果对所述臂架进行调整。
优选的，所述中控PLC根据所述结果对所述臂架进行调整，包括：
若模拟结果为是，所述中控PLC控制所述臂架进行角度调整；
若模拟结果为否，所述中控PLC控制所述臂架进行旋转，远离料堆或障碍物直至所述修正距离数据大于所述第一预设安全距离。
优选的，所述臂架，包括：
所述臂架上设置微波栅，当所述臂架进入碰撞范围时，障碍物中断所述微波栅信号，继电器输出信号发送到所述中控PLC，所述中控PLC控制斗轮机停止所有运动。
优选的，所述斗轮机停止运动超过预计时间T3后，发送故障报警信息，并通过摄像装置录制周围信息并上传至中控PLC。
本发明实施例一种斗轮机防碰撞控制方法现有技术相比，其有益效果在于：
斗轮机运动机构运行时实时获取周围动态环境，逐级调整斗轮机运行速度，充分考虑斗轮机应用场景中粉尘颗粒、环境湿度对激光检测装置的影响，对斗轮机的控制更具针对性，进行报警、减速或急停，有效避免斗轮机运动过程中发生碰撞，也避免了因采用统一减速方案引起的特殊情况不适用的问题；获取堆料或障碍物与臂架间距离信息，并对距离信息进行修正，保证数据准确性，有效避免臂架与堆料或障碍物发生碰撞，保证了斗轮机在无人料场工作状态和运动状态时的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例中一种斗轮机防碰撞控制方法流程图；
图2是本发明实施例中一种斗轮机防碰撞控制方法中控制运动机构方法流程图；
图3是本发明实施例中一种斗轮机防碰撞控制方法中控制臂架状态方法流程图；
图4是本发明实施例中一种斗轮机防碰撞控制方法系统图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
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”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。
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个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1所示，本发明实施例优选实施例的，一种斗轮机防碰撞控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用激光检测系统获取斗轮机运行时周围路况信息；所述激光检测系统检测斗轮机周围270°范围内路况信息并划分为多个区域，所述区域预先划分不同的安全阈值；
如图2所示当初次检测到障碍物时，记录障碍物位置，获取斗轮机运动机构行驶速度S0及加速度a0，利用空气质量检测装置获取斗轮机周围粉尘颗粒含量及空气湿度数据；
调整模块根据所述周围路况信息对斗轮机行驶进行初次调整，根据所述周围粉尘颗粒含量及空气湿度数据对所述初次调整结果进行修正；
经过第一预设时间T1后再次检测障碍物位置，利用判断模块判断障碍物是否运动，判断障碍物是否处在所述安全阈值范围内；将判断结果发送至所述调整模块，通过所述调整模块再次调整运行状态，直至斗轮机完全通过障碍物；
如图3所示斗轮机运动过程中不断利用激光扫描仪获取料堆或障碍物高度信息，利用定位系统计算臂架的姿态和位置数据，得出臂架与料堆或障碍物的最小距离；
利用传感器获取斗轮机臂架周围光照数据和粉尘颗粒含量数据，所述调整模块根据所述光照数据和粉尘颗粒含量数据对所述最小距离进行修正，获得修正距离数据；
所述判断模块判断所述修正距离数据与第一预设安全距离的大小关系，并将判断结果发送至中控PLC，所述中控PLC根据所述判断结果调整臂架状态。
优选的，所述调整模块根据所述周围路况信息对斗轮机行驶进行初次调整，包括：
当初次检测到障碍物时，记录障碍物位置并通过判断模块判断障碍物是否处于斗轮机运行方向前方区域，若障碍物所处区域为运动前方区域，采用第一预设加速度a1进行减速；若障碍物所处区域为运动方向周围区域，采用第二预设加速度a2进行减速并发出报警提醒。
优选的，所述根据所述周围粉尘颗粒含量及空气湿度数据对所述初次调整结果进行修正，包括：
根据所述周围粉尘颗粒含量及空气湿度数据设置第一加速度修正系数X(X1、X2、X3)对所述第一预设加速度a1、所述第二预设加速度a2进行修正。
优选的，所述通过所述调整模块再次调整运行状态，包括：
通过所述判断模块获取判断结果；
若障碍物未运动且处在所述安全阈值范围内，所述调整模块控制斗轮机以第一预设速度S1通过；
若障碍物未运动但超出所述安全阈值范围，所述调整模块控制斗轮机停止运动且发出报警提醒；
若障碍物运动但处在安全阈值范围内，所述调整模块控制斗轮机发出报警提醒并采用第三预设加速度a3对斗轮机进行减速，最终以第二预设速度S2运行；
若障碍物运动且超出安全阈值范围，控制斗轮机停止运动发出报警提醒。
优选的，所述获得修正距离数据，包括：
根据所述传感器获取斗轮机臂架周围光照数据和粉尘颗粒含量数据设置第一距离修正系数Y(Y1、Y2、Y3)对所述最小距离进行修正，获得所述修正距离数据。
优选的，所述中控PLC根据所述判断结果调整臂架状态，包括：
若所述修正距离大于第一预设安全距离，所述臂架在运动过程中保持姿态不变；
若所述修正距离小于第一预设安全距离，则调整所述臂架。
优选的，所述调整臂架，包括：
调整前利用定位系统模拟臂架位于最大角度、最小角度时是否大于第一预设安全距离，并将模拟结果发送至所述中控PLC，所述中控PLC根据所述结果对所述臂架进行调整。
优选的，所述中控PLC根据所述结果对所述臂架进行调整，包括：
若模拟结果为是，所述中控PLC控制所述臂架进行角度调整；
若模拟结果为否，所述中控PLC控制所述臂架进行旋转，远离料堆或障碍物直至所述修正距离数据大于所述第一预设安全距离。
优选的，所述臂架，包括：
臂架上设置微波栅，当臂架进入碰撞范围时，障碍物会中断所述微波栅的接收器接收发射器发出的微波，继电器输出一个信号发送到中控PLC，停止所有运动。
优选的，所述斗轮机停止运动超过预计时间T3后，发送故障报警信息，并通过摄像装置录制周围信息并上传至中控PLC，等待人工排除故障原因。
本发明的控制过程为：斗轮机，指一种用于大型干散货堆场的既能堆料又能取料的连续输送的高效装卸机械。由可俯仰和水平摆动的胶带输送臂及其前端的斗轮、机架、运行机构组成，当斗轮机在运动机构带动下在轨道上运动时，设置在斗轮机上的激光检测系统将检测斗轮机周围路况信息，激光检测系统将检测范围划分不同区域，优选为8个区域，根据区域位置设置不同的安全阈值，当初次检测到障碍物时，判断并记录障碍物位置，获取此时斗轮机行进速度S0与加速度a0，调整模块根据判断结果对斗轮机进行初次调整，通过检测获取粉尘颗粒含量及空气湿度数据，根据所述粉尘颗粒含量及空气湿度数据确定第一加速度修正系数X，对初次调整时的加速度进行修正，经过第一预设时间T1再次检测障碍物位置，利用判断模块判断障碍物是否运动、障碍物是否处在所述安全阈值范围内，并将结果发送至调整模块，调整模块根据结果调整斗轮机运行状态，进行减速、报警、停止操作，此过程重复进行，直至斗轮机通过障碍物或斗轮机停止运动；
斗轮机在运动过程中，不断利用激光扫描仪获取料堆或障碍物高度信息，利用定位系统计算臂架的姿态和位置数据，得出臂架与料堆或障碍物的最小距离；利用传感器获取斗轮机臂架周围光照数据和粉尘颗粒含量数据，调整模块根据光照数据和粉尘颗粒含量数据设置第一距离修正系数Y(Y1、Y2、Y3)对所述最小距离进行修正，获得修正距离数据；判断模块判断修正距离数据与臂架第一预设安全距离的大小关系，并将判断结果发送至中控PLC，中控PLC根据情况对臂架下达增大角度、减小角度、旋转、不操作的运动指令；其中臂架上还设置微波栅，微波栅具有最高优先级，当臂架进入碰撞范围时，微波栅的接收器接收发射器发出的微波，继电器输出一个信号发送到中控PLC，停止所有运动；
斗轮机停止运动时间超过预计时间T3后，将触发故障报警信息，并通过摄像装置录制周围信息并上传至中控PLC，等待人工排除故障原因
综上，本发明实施例提供一种斗轮机防碰撞控制方法在斗轮机运动机构运行时实时获取周围动态环境，逐级调整斗轮机运行速度，充分考虑斗轮机应用场景中粉尘颗粒、环境湿度对激光检测装置的影响，对斗轮机的控制更具针对性，进行报警、减速或急停，有效避免斗轮机运动过程中发生碰撞，也避免了因采用统一减速方案引起的特殊情况不适用的问题；获取堆料或障碍物与臂架间距离信息，并对距离信息进行修正，保证数据准确性，有效避免臂架与堆料或障碍物发生碰撞，保证了斗轮机在无人料场工作状态和运动状态时的安全性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种斗轮机防碰撞控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用激光检测系统获取路况信息；所述激光检测系统检测斗轮机周围270°范围内路况信息并划分为多个区域，所述区域预先设置不同的安全阈值；
当所述激光检测系统初次检测到障碍物时，记录障碍物位置；获取斗轮机运动机构行驶速度S0及加速度a0；利用空气质量检测装置获取粉尘颗粒含量及空气湿度数据；
调整模块根据所述路况信息对斗轮机行驶进行初次调整；根据所述粉尘颗粒含量及空气湿度数据对所述初次调整进行修正；
所述激光检测系统经过第一预设时间T1后再次检测障碍物位置，利用判断模块判断障碍物是否运动，障碍物是否在所述安全阈值范围内；将判断结果发送至所述调整模块，所述调整模块再次调整斗轮机运行状态，直至斗轮机完全通过障碍物；
斗轮机运动过程中利用激光扫描仪获取料堆或障碍物高度信息，利用定位系统计算臂架的姿态和位置数据，获得臂架与料堆或障碍物的最小距离；
利用传感器获取光照数据和粉尘颗粒含量数据，所述调整模块根据所述光照数据和粉尘颗粒含量数据对所述最小距离进行修正，获得修正距离数据；
所述判断模块判断所述修正距离数据是否大于第一预设安全距离，并将判断结果发送至中控PLC，所述中控PLC根据所述判断结果调整臂架状态；
所述调整模块根据所述路况信息对斗轮机行驶进行初次调整，包括：当初次检测到障碍物时，记录障碍物位置并通过判断模块判断障碍物是否处于斗轮机运行方向前方区域；
若判断结果为“是”，采用第一预设加速度a1进行减速；
若判断结果为“否”，采用第二预设加速度a2进行减速并发出报警提醒；
根据所述粉尘颗粒含量及空气湿度数据设置第一加速度修正系数X对所述第一预设加速度a1、所述第二预设加速度a2进行修正。
2.根据权利要求1所述的一种斗轮机防碰撞控制方法，其特征在于，所述通过所述调整模块再次调整斗轮机运行状态，包括：
通过所述判断模块获取判断结果；
若障碍物未运动且处在所述安全阈值范围外，所述调整模块控制斗轮机以第一预设速度S1通过；
若障碍物未运动且处在所述安全阈值范围内，所述调整模块控制斗轮机停止运动且发出报警提醒；
若障碍物运动且处在安全阈值范围外，所述调整模块控制斗轮机发出报警提醒并采用第三预设加速度a3对斗轮机进行减速，最终以第二预设速度S2运行；
若障碍物运动且处在安全阈值范围内，控制斗轮机停止运动发出报警提醒。
3.根据权利要求1所述的一种斗轮机防碰撞控制方法，其特征在于，所述获得修正距离数据，包括：
根据所述光照数据和粉尘颗粒含量数据设置第一距离修正系数Y对所述最小距离进行修正，获得所述修正距离数据。
4.根据权利要求1所述的一种斗轮机防碰撞控制方法，其特征在于，所述中控PLC根据所述判断结果调整臂架状态，包括：
若所述修正距离大于第一预设安全距离，所述中控PLC控制臂架在运动过程中保持姿态不变；
若所述修正距离小于第一预设安全距离，所述中控PLC控制调整所述臂架。
5.根据权利要求4所述的一种斗轮机防碰撞控制方法，其特征在于，所述调整臂架，包括：
所述调整所述臂架前利用定位系统模拟臂架位于最大角度、最小角度时是否大于第一预设安全距离，并将模拟结果发送至所述中控PLC，所述中控PLC根据所述结果对所述臂架进行调整。
6.根据权利要求4所述的一种斗轮机防碰撞控制方法，其特征在于，所述中控PLC根据所述结果对所述臂架进行调整，包括：
若模拟结果为是，所述中控PLC控制所述臂架进行角度调整；
若模拟结果为否，所述中控PLC控制所述臂架进行旋转，远离料堆或障碍物直至所述修正距离数据大于所述第一预设安全距离。
7.根据权利要求1所述的一种斗轮机防碰撞控制方法，其特征在于，所述臂架，包括：
所述臂架上设置微波栅，当所述臂架进入碰撞范围时，障碍物中断所述微波栅信号，继电器输出信号发送到所述中控PLC，所述中控PLC控制斗轮机停止所有运动。
8.根据权利要求1所述的一种斗轮机防碰撞控制方法，其特征在于：
所述斗轮机停止运动超过预计时间T3后，发送故障报警信息，并通过摄像装置录制周围信息并上传至中控PLC。
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Non-Patent Citations (2)
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|---|
| 激光雷达在无人驾驶环境感知中的应用;黄武陵;;单片机与嵌入式系统应用(10);全文 * |
| 黄武陵 ; .激光雷达在无人驾驶环境感知中的应用.单片机与嵌入式系统应用.2016,(10),全文. * |
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| Publication number | Publication date |
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| CN115576360A (zh) | 2023-01-06 |
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