CN116333847A - 一种窖面刮平方法及窖面刮平设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种窖面刮平方法及窖面刮平设备，所述方法包括以下步骤：设置激光扫描设备在窖面上方移动检测，确定窖池内的物料分布状态，构建窖面高度分布模型；将窖面高度分布模型矩阵分割成多个区域，根据每个区域内窖面的最低高度和最高高度计算得到每个区域内的平均高度，根据每个区域的平均高度再计算得到整个窖面的平均高度；控制抓斗小车带动抓斗升降，使抓斗的底部移动到窖面平均高度的位置，控制抓斗小车带动抓斗水平移动，通过抓斗实现对窖面的刮平；所述窖面刮平设备能够实现上述窖面刮平方法。本发明将抓斗作为耙平工具，并计算确定耙平面的高度，从而实现对窖面的刮平处理。

Description

一种窖面刮平方法及窖面刮平设备

技术领域

本发明涉及酿酒方法及酿酒设备技术领域，尤其是指一种窖面刮平方法及窖面刮平设备。

背景技术

随着酿酒行业生产能力不断扩大，仅靠人工完成酿酒流程已经完全不能满足生产要求，越来越多的酿酒生产企业选择将各个工艺都转为自动化生产。使用智能行车代替人工进行酒醅的抓取、投放、刮平等动作已经成为趋势。

在浓香型白酒的酿造工艺中，酒醅入窖后需要人工进行酒醅面的耙平，生产工艺转为自动化酿酒生产时，需要智能行车自动完成窖池内酒醅面的刮平以替代人工耙平，在采用自动化设备对窖面进行耙平处理时，就存在几个关键的技术问题：

1、如何实现自动化耙平动作；

2、如何确定耙平面的高度，即设备位于窖面的哪一高度处进行耙平处理，如果耙平面高度标定错误，那即使完成耙平后也会出现凹凸的窖面；

3、如何对窖池的边缘处进行耙平处理，防止刮平装置与窖池接触，造成损伤。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中采用自动化刮平存在的技术问题，提供一种窖面刮平方法及窖面刮平设备，将抓斗作为耙平工具，并计算确定耙平面的高度，从而实现对窖面的刮平处理。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种窖面刮平方法，包括以下步骤：

设置激光扫描设备在窖面上方随抓斗小车移动检测，确定窖池内的物料分布状态，构建窖面高度分布模型；

将窖面高度分布模型矩阵分割成多个区域，根据每个区域内窖面的最低高度和最高高度计算得到每个区域内的平均高度，根据每个区域的平均高度再计算得到整个窖面的平均高度；

控制抓斗小车带动抓斗升降，使抓斗的底部移动到窖面平均高度的位置，控制抓斗小车带动抓斗水平移动，通过抓斗实现对窖面的刮平。

在本发明的一个实施例中，所述窖面高度分布模型的构建方法为：

在小车上沿小车运行方向各设置一个扫描点；

在每个扫描点处，采用单线2D激光扫描设备进行二维扫描，小车移动带动激光扫描仪在小车运行方向上移动实现三维立体扫描；

结合多点扫描的结果通过生成窖面高度分布模型。

在本发明的一个实施例中，将所述激光扫描设备设置在行车的小车上，由小车带动激光扫描设备水平移动。

在本发明的一个实施例中，设置所述抓斗至少具有一个能够与窖池贴合的水平面，在对窖池的边缘进行刮平处理时，先控制抓斗与窖池的一边贴合，实现窖池一边的刮平，然后再旋转抓斗，使抓斗能够与窖池的其它边贴合，完成对窖池的所有边缘的刮平处理。

在本发明的一个实施例中，在对窖面进行刮平处理的时候，采用从一个角点开始沿S型运行至对角点的刮平顺序，即先对窖池一个边进行刮平处理，然后向旁边移动一定距离，反方向移动进行窖面的刮平处理，直到到达窖池的对角边。

在本发明的一个实施例中，每次向侧面移动的距离小于抓斗的宽度，保证扩张前后两次刮平处理具有重叠的部分。

在本发明的一个实施例中，将抓斗作为刮平设备的方法为：

控制一个抓斗打开、另一个抓斗闭合，以闭合抓斗的最底部为刮平面；

或，控制两个抓斗打开，且打开的角度相同，以两个抓斗的最底部共同为刮平面。

在本发明的一个实施例中，在所述抓斗上设置刮平装置，通过刮平装置实现对窖面的刮平处理。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种窖面刮平设备，能够实现上述窖面刮平方法，包括：

抓斗小车，包括车架、水平驱动机构和起升机构；

刚性套筒，与所述抓斗小车连接，且突出于所述抓斗小车延伸设置；

起升钢丝绳，穿设在所述刚性套筒底部的动滑轮，与所述起升机构连接，由所述起升机构带动沿刚性套筒的延伸方向滑动；

旋转机构，与所述刚性套筒连接，由所述刚性套筒带移动；

抓斗，与所述旋转机构连接，所述抓斗由所述抓斗小车的起升机构带动移动到计算得到的窖面平均高度的位置，所述抓斗由所述抓斗小车的水平驱动机构带动水平移动，实现对窖面的刮平动作，所述抓斗由所述旋转机构带动90°转动。

在本发明的一个实施例中，还包括刮平装置，所述刮平装置可拆卸的设置在所述抓斗上。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的窖面刮平方法，针对不同的窖面中物料的分布情况，首先通过激光扫描测绘构建窖面高度分布模型，再将对窖面进行矩阵分隔，将整个窖面高度分布模型分割成若干个独立的区域，在每一个区域内选取窖面的最低高度和最高高度作为参考点，计算得到每个区域内的平均高度，再根据每个区域的平均高度再计算得到整个窖面的平均高度，通过单元化的计算，能够较准确的计算出整个窖面的平均高度，即窖面平整后的高度，最后，控制抓斗小车带动抓斗升降，使抓斗的底部移动到窖面平均高度的位置，控制抓斗小车带动抓斗水平移动，通过抓斗实现对窖面的刮平，能够将高于窖面平均高度的物料推动到低于窖面平均高度的位置，最后通过整体的刮平处理使窖面平整，且处于平均高度的位置。

本发明所述的窖面刮平设备，能够实现上述窖面刮平方法。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的窖面刮平方法的步骤流程图；

图2是本发明的采用激光扫描设备构建窖面高度分布模型的示意图；

图3是本发明的对窖池边缘处的刮平处理的示意图；

图4是本发明的窖面刮平顺序的示意图；

图5是本发明的窖面刮平设备的结构示意图；

图6是本发明的抓斗上安装刮平装置的结构示意图。

说明书附图标记说明：1、抓斗小车；2、刚性导向筒；3、伸缩杆；4、抓斗；5、刮平装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

采用自动化设备在窖池中进行填料的时候，由于采用多点定点卸料的方式，一般情况下，窖池中的酒醅处于的高度不同，即在卸料位置会形成类似于小山丘形状的凸起，因此，需要采用自动化酿酒设备对酒醅进行刮平处理，即将较高位置的酒醅推到较低位置中，使整个酒醅的平面能够处于同一平面；现有技术采用自动化的刮平设备在同一高度面对酒醅进行刮平处理，在实际操作的过程中，发现刮平设备选取的刮平面的高度十分重要，如果选取刮平面的高度过高，在进行刮平的过程中就无法将较高的酒醅全部推入到较低的位置，这样虽然能够将窖面刮平，但是会存在较多的坑洼处，如果选取刮平面的高度过低，那么整个刮平设备就会插入到酒醅中，在酒醅中移动，无法实现刮平动作。

实施例1

为了解决上述问题，参照图1所示，本发明公开了一种窖面刮平方法，包括以下步骤：

设置激光扫描设备在窖面上方移动检测，确定窖池内的物料分布状态，构建窖面高度分布模型；

将窖面高度分布模型矩阵分割成多个区域，根据每个区域内窖面的最低高度和最高高度计算得到每个区域内的平均高度，根据每个区域的平均高度再计算得到整个窖面的平均高度；

控制抓斗小车带动抓斗升降，使抓斗的底部移动到窖面平均高度的位置，控制抓斗小车带动抓斗水平移动，通过抓斗实现对窖面的刮平。

采用本实施例的窖面刮平方法，针对不同的窖面中物料的分布情况，首先通过激光扫描测绘构建窖面高度分布模型，再将对窖面进行矩阵分隔，将整个窖面高度分布模型分割成若干个独立的区域，在每一个区域内选取窖面的最低高度和最高高度作为参考点，计算得到每个区域内的平均高度，再根据每个区域的平均高度再计算得到整个窖面的平均高度，通过单元化的计算，能够较准确的计算出整个窖面的平均高度，即窖面平整后的高度，只要将窖面刮平设备设置在这一高度，在进行窖面刮平处理后，就能够尽可能的保证将高于窖面平均高度的物料推动到低于窖面平均高度的位置，放置刮平面出现坑洼；最后，控制抓斗小车带动抓斗升降，使抓斗的底部移动到窖面平均高度的位置，控制抓斗小车带动抓斗水平移动，通过抓斗实现对窖面的刮平，抓斗作为刮平设备能够将高于窖面平均高度的物料推动到低于窖面平均高度的位置，最后通过整体的刮平处理使窖面平整，且处于平均高度的位置。

在本实施例中，所述窖面高度分布模型是一种三维结构的模型，为了构建该模型，仅采用一个定点激光扫描是无法完成的，因为有抓斗在中间，扫描仪无法设置在小车的中间，一个扫描仪的扫描范围受到了限制，因此，在小车运行方向的两侧各设置一个扫描仪能够从多个角度对窖面进行激光扫描处理，参照图2所示，在小车运行方向的两侧各设置一个扫描仪，随着小车抓料和刮平的运动，2D单线扫描仪就可以生成三维图像，不需要为了扫描窖池状态专门运行。

在每个扫描点处，采用单线2D激光扫描设备进行二维扫描，小车移动带动激光扫描仪在小车运行方向上移动实现三维立体扫描；

具体地，将所述激光扫描设备设置在抓斗小车运行方向的两侧，由抓斗小车带动激光扫描设备水平移动，在此过程中，激光扫描设备随时扫描实现对走过的位置面的成像，然后随着抓斗小车完成水平移动，抓斗小车两侧的扫描仪完成整个窖池的扫描成像。

具体地扫描及传输过程为：由抓斗小车带动激光扫描仪，在抓斗小车运动过程中持续扫描，将扫描所得到的数据通过TCP/IP通讯的方式传输到下位PLC当中；在下位PLC当中进行数据处理，将所得到的距离数据转换成X，Y，Z三维坐标并实时返回这三个数据以及所在窖池编号进入上位PLC；激光扫描出的数据存在一些偏差，为提高精度，通过正态分布(高斯分布)处理，既对同一点进行5次以上的扫描，去掉最大和最小值，再将其它值求平均；在上位PLC中进行数据比对找出抓斗小车要在此窖池中抓取的位置并且给与抓斗小车运行、抓取以及其他信号；并且将抓斗小车所在的绝对值编码器位置发送给下位机来进行位置确认；下位PLC实时更新所建模型的高度信息。

具体地，根据窖池的大小，对窖池进行多区域的矩阵分割，并且，矩阵分割的区域越小、区域数量越多其计算得到的窖面的平均高度就越精确；例如对于一个5m*5m的窖池，可以确定其分割的精度为10cm，即将窖池分割成50*50的2500个区域，在每个区域内标定最低高度和最高高度计算得到每个区域内的平均高度，能够得到2500个平均高度，再将这2500数据进行取平均值就能够得到窖面的平均高度。

在实际的刮平处理操作过程中，还存在如何对窖池的边缘处进行刮平处理的问题，需要尽可能的对窖面的边缘处进行刮平处理，同时还要防止刮平装置与窖池接触，造成损伤；参照图3所示，设置所述抓斗至少具有一个能够与窖池贴合的水平面，在对窖池的边缘进行刮平处理时，先控制抓斗与窖池的一边贴合，实现窖池一边的刮平，然后再旋转抓斗，使抓斗能够与窖池的其它边贴合，从何就能够完成对窖池的所有边缘的刮平处理。

在实际的刮平处理的过程中，采用刮平设备需要按照一定的顺序对窖面进行刮平处理，参照图4所示，一般情况下，为了尽可能的保证窖面的中部位置的平整度，在对窖面进行刮平处理的时候，采用从一个角点开始沿S型运行至对角点的刮平顺序，即先对窖池一个边进行刮平处理，然后向旁边移动一个小的距离，反方向移动进行窖面的刮平处理，保证两个面有小的重合，直到到达窖池的对角边。

并且，在本实施例中，为相邻两次刮平后的窖面处于同一高度，设置每次侧面移动的距离小于抓斗的宽度，保证移动前后两次刮平处理具有重叠的部分。

在本实施例中，可以将所述抓斗直接作为刮平设备，这样设置抓斗既能完成取料、放料的动作，还能完成刮平的动作，无需引入其他的刮平设备，节省设备费用，同时也能够节省工艺时间，提高工艺效率；

具体地，将抓斗作为刮平设备的可以采用以下方法：

1、控制一个抓斗打开、另一个抓斗闭合，以闭合抓斗的最底部为刮平面；此方法适用于窖池深度深，窖面面积较小的窖池；

2、控制两个抓斗打开，且打开的角度相同，以两个抓斗的最底部共同为刮平面；此方法适用于窖池深度浅，窖面面积较大的窖池。

在本实施例中，还可以在所述抓斗上设置刮平装置，通过刮平装置实现对窖面的刮平处理，进一步提高刮平工艺的效果、节省提高刮平工艺的时间。

实施例2

参照图5所示，本发明还公开了一种窖面刮平设备，能够实现上述窖面刮平方法，包括：

抓斗小车1，包括车架、水平驱动机构和起升机构；

刚性套筒2，与所述抓斗小车1连接，且突出于所述抓斗小车1延伸设置；

起升钢丝绳3，穿设在所述刚性套筒2底部的动滑轮，与所述起升机构连接，由所述起升机构带动沿刚性套筒2的延伸方向滑动；

抓斗4，与所述刚性套筒2连接，由所述刚性套筒2带移动，所述抓斗4由所述抓斗小车1的起升机构带动移动到计算得到的窖面平均高度的位置，所述抓斗4由所述抓斗小车1的水平驱动机构带动水平移动，实现对窖面的刮平动作。

参照图6所示，在本实例中还设置有刮平装置5，能够可拆卸的设置在压窖设备的抓斗4上，无需更换抓斗4即可实现窖面刮平装置5的快速安装，使用上述压窖设备的抓斗4，在抓斗4完成抓取、投放的动作后，直接在抓斗4上安装窖面刮平装置5，即可实现耙平工艺，提高酿酒的效率。

具体地，所述窖面刮平装置5包括：横梁、多组纵梁、多组耙爪，其中，所述横梁可拆卸的连接在所述抓斗4上，所述横梁沿第一方向延伸设置，多组所述纵梁沿所述横梁的延伸方向分布设置在所述横梁上，所述纵梁沿第二方向延伸设置，所述第一方向和第二方向在同一水平面上，且所述第一方向和第二方向相互垂直设置；多组所述耙爪沿所述纵梁的延伸方向分布设置在所述纵梁上，所述耙爪沿第三方向延伸设置，所述第三方向与所述水平面垂直设置；所述窖面刮平装置5的耙爪在刮平的过程中能够插入到酒醅中，能够疏松酒醅，使酒醅更容易被刮平，保证刮平工序顺利完成。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。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变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种窖面刮平方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置激光扫描设备在窖面上方移动检测，确定窖池内的物料分布状态，构建窖面高度分布模型；

将窖面高度分布模型矩阵分割成多个区域，根据每个区域内窖面的最低高度和最高高度计算得到每个区域内的平均高度，根据每个区域的平均高度再计算得到整个窖面的平均高度；

控制抓斗小车带动抓斗升降，使抓斗的底部移动到窖面平均高度的位置，控制抓斗小车带动抓斗水平移动，通过抓斗实现对窖面的刮平。

2.根据权利要求1所述的窖面刮平方法，其特征在于：所述窖面高度分布模型的构建方法为：

在小车上沿小车运行方向各设置一个扫描点；

在每个扫描点处，采用单线2D激光扫描设备进行二维扫描，小车移动带动激光扫描仪在小车运行方向上移动实现三维立体扫描；

结合多点扫描的结果通过生成窖面高度分布模型。

3.根据权利要求2所述的窖面刮平方法，其特征在于：将所述激光扫描设备设置在行车的小车上，由小车带动激光扫描设备水平移动。

4.根据权利要求1所述的窖面刮平方法，其特征在于：设置所述抓斗至少具有一个能够与窖池贴合的水平面，在对窖池的边缘进行刮平处理时，先控制抓斗与窖池的一边贴合，实现窖池一边的刮平，然后再旋转抓斗，使抓斗能够与窖池的其它边贴合，完成对窖池的所有边缘的刮平处理。

5.根据权利要求1所述的窖面刮平方法，其特征在于：在对窖面进行刮平处理的时候，采用从一个角点开始沿S型运行至对角点的刮平顺序，即先对窖池一个边进行刮平处理，然后向旁边移动一定距离，反方向移动进行窖面的刮平处理，直到到达窖池的对角边。

6.根据权利要求5所述的窖面刮平方法，其特征在于：每次向侧面移动的距离小于抓斗的宽度，保证移动前后两次刮平处理具有重叠的部分。

7.根据权利要求1所述的窖面刮平方法，其特征在于：将抓斗作为刮平设备的方法为：

控制一个抓斗打开、另一个抓斗闭合，以闭合抓斗的最底部为刮平面；

或，控制两个抓斗打开，且打开的角度相同，以两个抓斗的最底部共同为刮平面。

8.根据权利要求1所述的窖面刮平方法，其特征在于：在所述抓斗上设置刮平装置，通过刮平装置实现对窖面的刮平处理。

9.一种窖面刮平设备，其特征在于：能够实现上述权利要求1～8任意一项所述的窖面刮平方法，包括：

抓斗小车，包括车架、水平驱动机构和起升机构；

刚性套筒，与所述抓斗小车连接，且突出于所述抓斗小车延伸设置；

起升钢丝绳，穿设在所述刚性套筒底部的动滑轮，与所述起升机构连接，由所述起升机构带动沿刚性套筒的延伸方向滑动；

旋转机构，与所述刚性套筒连接，由所述刚性套筒带移动；

抓斗，与所述旋转机构连接，所述抓斗由所述抓斗小车的起升机构带动移动到计算得到的窖面平均高度的位置，所述抓斗由所述抓斗小车的水平驱动机构带动水平移动，实现对窖面的刮平动作，所述抓斗由所述旋转机构带动90°转动。

10.根据权利要求9所述的窖面刮平设备，其特征在于：还包括：刮平装置，所述刮平装置可拆卸的设置在所述抓斗上。

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