CN117142176A - 一种火车装车楼自动装车均匀放料控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据处理技术领域，更具体涉及一种火车装车楼自动装车均匀放料控制方法及系统。所述方法包括：步骤S1：通过感测单元检测火车装料目标车厢的位置信息及火车行驶速度；步骤S2：计算目标物料放入目标车厢后的平均放料厚度；步骤S3：将所述目标车厢按照行驶方向平均分为n个区间，在放料过程中，通过感测单元中的重量检测模块获取所述放料厢在第i放料区间内的放料重量，并将所述放料重量和平均放料重量进行比较获取第一比较结果，通过所述第一比较结果判断所述第i放料区间内是否均匀放料；本发明解决了火车在不停止状态下自动装车时放料不均匀的问题，实现了火车自动装车时均匀放料。

Description

一种火车装车楼自动装车均匀放料控制方法及系统

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，更具体涉及一种火车装车楼自动装车均匀放料控制方法及系统。

背景技术

火车作为运输工具，具有运送能力强、价格低廉、较少受气象季节的影响等优点，而且能保证运行的经常性和持续性，因此随着火车运输工具的普及和推广，火车已经成为人们生活不可或缺的运输工具，给人们的生活带来了极大的便利，但是随着火车的运行时长增加，在运输过程中一些问题也时有发生，例如：在火车装车楼自动装车时，由于放料不均匀，在长时间的运输过程中出现侧翻等安全隐患，给人们的生命财产安全造成一定的威胁，特别是泥沙等容易流动的物料，例如：中国专利CN114067076A，该发明涉及一种散装物料装载均匀布料自适应调节方法，包括：识别车帮；确定点云三维空间坐标；获取纵贯车厢中线的物料堆顶端点云；二维数据标量化；分析物料堆高数据；当前车厢中间段物料高度计算；计算下一节车厢的刮料调节量；调整装车。本发明通过点云计算得出物料形态的多点定位高度数据，利用这些数据对于已装车物料形态进行定性和定量评估，定性评估主要是对前“亏”、后“盈”与专家数据库装料高度值比对并初步判断造成过“亏”或过“盈”的原因，经过大数据分析比对得出下一节车厢刮料设定量，决策出下一节需要调节刮料高度。本发明能够将传统需要经验的装车方式转化为自动化的计算过程，简化了操作人员的劳动强度，提高了装车效率。还例如：中国专利CN115880282A，本发明提供了一种用于火锅底料均匀装料的监测方法及其监测装置，涉及制造业信息技术领域。本发明未采用现有基于机器学习的通用图像识别方法，而是根据火锅底料的固定图像特征，通过固定识别流程步骤实现装料均匀的识别判断，通过上层干料、块料尺寸和料层结构三个维度来衡量均匀装料情况，并设置了不同的检测流程，实现了不同图像目标的检测；通过目标参数识别得到对应的监测目标参数，通过比较参考数据和监测目标参数是否匹配，便能判断是否装料均匀。该方法由于采用了固定监测流程、固定监测目标参数，摆脱复杂的识别模型，因此具备很高的识别速率；且不需要进行数据训练拟合便能有很高的识别准确率，具备部署简单和部署成本低等优点。上述两个专利都是实现均匀装料的问题，但是都没有结合物料的重量和物料的放料厚度进行判断放料的均匀性，也没有针对放料不均匀的区域进行补料不能精确的实现均匀放料。

发明内容

为了更好的解决上述问题，本发明提供一种火车装车楼自动装车均匀放料控制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：通过感测单元检测火车装料目标车厢的位置信息及火车行驶速度；

步骤S2：通过摄像单元拍摄所述目标车厢的底部第一图像，并基于所述第一图像获取所述目标车厢的底面积，计算单元基于所述目标车厢的底面积、目标物料的重量及所述目标物料的密度获取所述目标物料放入所述目标车厢后的平均放料厚度；

步骤S3：将所述目标车厢按照行驶方向平均分为n个区间，在放料过程中，通过所述感测单元中的重量检测模块获取所述放料厢在第i放料区间内的放料重量，并将所述放料重量和平均放料重量进行比较获取第一比较结果，通过所述第一比较结果判断所述第i放料区间内是否均匀放料，其中所述第i放料区间为所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间，所述平均放料重量为目标物料的重量/n；

步骤S4：在所述第一比较结果大于第一阈值时，通过所述摄像单元拍摄所述目标车厢的第二图像，通过所述第二图像获取所述第i放料区间的放料厚度，并将所述放料厚度和所述平均放料厚度进行比较，获取第二比较结果，并通过所述第二比较结果获取补料区域的位置和所述补料区域的面积，其中，i的取值范围为1到n的正整数,n大于等于5；

步骤S5：根据所述补料区域的位置进行补料，并根据所述补料区域的面积调整所述放料厢的放料速度；

步骤S6：重复所述步骤S3-所述步骤S5实现所述目标车厢的均匀放料。

作为本发明一种更加优选的技术方案，所述目标车厢的位置信息包括所述目标车厢的起始位置和末尾位置，所述第一图像和所述第二图像包括深度信息。

作为本发明一种更加优选的技术方案，所述步骤S3包括：

步骤S31：在所述放料厢位于所述目标车厢i/n位置处，通过感测单元中的重量检测模块在所述放料厢位于所述目标车厢i/n位置处测量所述目标物料的第一重量，并基于所述感测单元在所述放料厢位于所述目标车厢i-1/n处检测到的所述目标物料的第二重量和所述第一重量之间的差值获取所述第i放料区间的放料重量；

步骤S32：将所述放料重量与所述平均放料重量进行比较获取第一比较结果，在所述第一比较结果小于等于所述第一阈值时，在所述第i放料区间内实现了均匀放料，在所述第一比较结果大于所述第一阈值且所述放料重量小于所述平均放料重量时，在所述第i放料区间内放料不均匀。

作为本发明一种更加优选的技术方案，在所述步骤S4包括如下步骤：

步骤S41：在所述第一比较结果大于所述第一阈值且所述放料重量小于所述平均放料重量时，通过所述摄像单元拍摄所述放料厢在所述目标车厢i-1/n位置处的第一放料图像和所述放料厢在所述目标车厢i/n位置处的第二放料图像，将所述第二放料图像中去掉所述第一放料图像中对应区域的部分图像获取对应第i放料区间的所述第二图像，其中所述第i放料区间为所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间内的放料位置；

步骤S42：将所述第二图像平均划分成多个小区域，并通过所述第二图像获取每一小区域的平均放料厚度，并将所述每一小区域的放料厚度和所述平均放料厚度进行比较获取所述第二比较结果；

步骤S43：通过所述第二比较结果获取放料厚度小于所述平均放料厚度的每一补料小区域及所述每一补料小区域的位置和面积。

作为本发明一种更加优选的技术方案，在所述步骤S4还包括：

在所述第一比较结果大于所述第一阈值且小于第二阈值时，降低所述拍摄单元的拍摄高度并提高所述拍摄单元的分辨率重新拍摄所述目标车厢的第二图像，并重新执行步骤S4；在所述第一比较结果大于所述第一阈值且大于等于所述第二阈值时，所述拍摄单元的拍摄高度和所述所述拍摄单元的分辨率都采用对应的默认值。

作为本发明一种更加优选的技术方案，所述步骤S5包括如下步骤：

步骤S51：在所述放料厢放完第i+1放料区间的目标物料时，对所述第i放料区间进行补料，通过计算单元计算所述第i放料区间和所述放料厢之间的距离，并基于所述火车行驶速度、所述距离及所述放料厢的当前速度调整所述放料厢的行驶速度到达所述第i放料区间，并以调整后所述放料厢的行驶速度到达所述第i放料区间的补料位置；

步骤S52：根据每一所述补料小区域的补料面积和补料厚度获取需要补料的所述补料小区域的补料重量，并根据所述补料重量确定补料速度，在所述补料小区域的补料重量小于第三阈值时，所述放料厢采用第三放料速度进行补料，在剩余放料重量大于所述第三阈值时，所述放料厢先采用第四补料速度进行补料，在剩余放料重量小于等于所述第三阈值时，采用第三补料速度进行补料，同时还根据所述补料小区域的补料面积确定所述放料厢的放料口大小，其中所述放料口大小调整为所述补料小区域范围内的最小宽度，其中所述第三补料速度小于所述第四补料速度；

步骤S53：在补料过程中，通过所述拍摄单元拍摄所述补料小区域的第三图像并将所述第三图像中对应的补料区域与所述平均放料厚度进行对比并获取第三比较结果，在所述第三比较结果小于第一差值或者所述补料重量与已补料重量的差值小于第二差值时，结束所述补料小区域的补料，并回到所述目标车厢的i+1/n位置处进行所述第i+1放料区间的放料，其中所述已补料重量为所述放料厢中的目标物料在给所述补料小区域补料前后的重量差。

作为本发明一种更加优选的技术方案，在所述第一比较结果大于所述第一阈值且所述放料重量小于所述平均放料重量时，根据所述第i放料区间的放料重量与平均放料重量之间的差值来调节所述放料厢的放料速度。

本发明还提供一种火车装车楼自动装车均匀放料控制系统，所述系统包括：

感测单元配置为：检测火车装料目标车厢的位置信息及火车行驶速度；还将所述目标车厢按照行驶方向平均分为n个区间，在放料过程中，通过感测单元中的重量检测模块获取放料厢在所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间内的放料重量，并将所述放料重量和平均放料重量进行比较获取第一比较结果，通过所述第一比较结果判断在所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间内是否均匀放料；

摄像单元配置为：拍摄所述目标车厢的底部第一图像，并基于所述第一图像获取所述目标车厢的底面积，在所述第一比较结果大于第一阈值时，通过摄像单元拍摄所述目标车厢的第二图像，通过所述第二图像获取所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间的放料厚度，并将所述放料厚度和所述平均放料厚度进行比较，获取第二比较结果，并通过所述第二比较结果获取补料区域的位置和所述补料区域的大小，其中，i的取值范围为1到n的正整数；

计算单元，用于基于所述目标车厢的底面积、目标物料的重量及目标物料的密度获取所述目标物料放入所述目标车厢后的平均放料厚度；

补料单元，用于根据所述补料区域的位置进行补料，并根据所述补料区域的大小调整所述放料厢的放料速度。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：

本发明通过放料单元上设置的摄像单元拍摄上述目标车厢的第一图像，通过上述第一图像可以获取上述目标车厢的长和宽，从而计算出上述目标车厢的底面积，还根据上述目标物料的体积与上述目标车厢的底面积的比值获取上述平均放料厚度，为在上述放料厢进行均匀放料提供了参考厚度，并基于参考厚度判断需要补料的位置，从而为实现均匀放料奠定基础，还通过将上述目标车厢平均划分成n个区间，并进行逐个区间的放料，并获取第i放料区间的放料重量，将放料重量和平均放料重量进行比较获取第一比较结果判断上述第i放料区间是否实现均匀放料，并在第一比较结果小于等于第一阈值时，上述第i放料区间实现均匀放料，在上述第一比较结果大于第一阈值且上述放料重量小于平均放料重量时，上述第i放料区间放料不均匀，由于在初始状态下放料厢的放料速度设置较小，因此不会出现第一比较结果大于第一阈值且放料重量大于平均放料重量的情况，考虑到放料重量小于平均放料重量时，补料的操作相对放料重量大于平均放料重量时的去除多放料重量的操作较为简单且容易控制，因此初始状态下，放料厢的放料速度设置较小，为实现目标车厢的均匀放料提供了条件。在上述放料厢在完成第i+1放料区域放料后，对上述第i放料区域进行补料，并根据上述步骤S4获取的补料位置，通过调整放料厢的速度并基于放料厢到上述补料位置的距离使得放料厢到达上述补料位置，同时还基于每一补料区域的补料面积、补料厚度及目标物料的密度获取补料重量进行补料，通过上述方案的相互配合实现了火车自动装车精确均匀放料的问题。

附图说明

图1为本发明一种火车装车自动装车均匀放料控制方法流程图；

图2为本发明一种火车装车自动装车均匀放料控制系统结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种火车装车楼自动装车均匀放料控制方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：通过感测单元检测火车装料目标车厢的位置信息及火车行驶速度；

具体的，通过上述技术方案可以获取上述目标车厢的位置信息和火车的行驶速度，并根据上述位置信息和上述火车行驶速度来计算上述目标车厢进入放料区的时间，同时在上述目标车厢进入放料区之前，放料厢做好放料准备，在上述目标车厢进入放料区后进行及时放料，提高放料效率。

步骤S2：基于所述目标车厢的位置信息及所述火车的行驶速度，确定所述放料厢的速度并到达所述目标车厢位置，通过摄像单元拍摄所述目标车厢的底部第一图像，并基于所述第一图像获取所述目标车厢的底面积，计算单元基于所述目标车厢的底面积、目标物料的重量及所述目标物料的密度获取所述目标物料放入所述目标车厢后的平均放料厚度；

具体的，基于上述目标车厢的位置信息及上述火车的行驶速度，调整上述放料厢的速度是的上述放料厢随着上述火车移动，由于在对上述火车进行放料时，火车是不停止的，因此放料厢需要随着目标车厢移动，并在放料过程中相对火车以设定速度行驶，并在上述目标车厢进入上述放料区时，通过放料单元上设置的摄像单元拍摄上述目标车厢的第一图像，其中上述第一图像包括深度信息，通过上述第一图像可以获取上述目标车厢的长和宽，从而计算出上述目标车厢的底面积，还根据上述目标物料的体积与上述目标车厢的底面积的比值获取上述平均放料厚度，其中上述目标物料的体积可以通过上述物料的重量和密度的比值获取，通过上述技术方案可以获取在将上述目标物料均匀放料时，满足的平均放料厚度，为在上述放料厢进行均匀放料提供了参考厚度，并基于参考厚度判断需要补料的位置，从而为实现均匀放料奠定基础。

步骤S3：将所述目标车厢按照行驶方向平均分为n个区间，在放料过程中，通过感测单元中的重量检测模块获取所述放料厢在第i放料区间内的放料重量，并将所述放料重量和平均放料重量进行比较获取第一比较结果，通过所述第一比较结果判断所述第i放料区间内是否均匀放料，其中所述第i放料区间为所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间；

具体的，通过将上述目标车厢平均划分成n个区间，并进行逐个区间的放料，通过感测单元中的重量检测模块检测在上述放料厢位于目标车厢i-1/n位置处测量的第一重量和到目标车厢i/n处测量的第二重量，上述第一重量和上述第二重量的差值即为上述目标车厢i-1/n到目标车厢i/n区间内物料的放料重量，通过比较上述放料重量和平均放料重量的差值判断上述第i放料区间是否实现均匀放料，在上述第一比较结果小于等于第一阈值时，上述第i放料区间实现均匀放料，在上述第一比较结果大于第一阈值且上述放料重量小于平均放料重量时，上述第i放料区间放料不均匀，由于在初始状态下放料厢的放料速度设置较小，因此不会出现第一比较结果大于第一阈值且放料重量大于平均放料重量的情况，考虑到放料重量小于平均放料重量时，补料的操作相对放料重量大于平均放料重量时的去除多放料重量的操作较为简单且容易控制，因此初始状态下，放料厢的放料速度设置较小，为实现目标车厢的均匀放料提供了条件。

步骤S4：在所述第一比较结果大于第一阈值且所述放料重量大于所述平均放料重量时，通过摄像单元拍摄所述目标车厢的第二图像，通过所述第二图像获取所述第i放料区间的放料厚度，并将所述放料厚度和所述平均放料厚度进行比较，获取第二比较结果，并通过所述第二比较结果获取补料区域的位置和所述补料区域的大小，其中，i的取值范围为1到n的正整数；

具体的，在第一比较结果大于第一阈值且放料重量大于平均放料重量时，即第i放料区域放料不均匀时，进行上述目标车厢进行图像拍摄，并放料厢在目标车厢i-1/n位置处的第一放料图像和放料厢在目标车厢i/n位置处的第二放料图像，将第二放料图像中去掉所述第一放料图像中对应区域的部分图像获取对应第i放料区间的第二图像，即为目标车厢i-1/n到目标车厢i/n区间的放料区间，同时还根据目标车厢i/n位置处拍摄的第二图像中放料区间图像来获取上述放料区间的每一位置处的放料厚度，并将上述放料厚度与上述平均放料厚度进行比较，获取放料厚度小于上述平均放料厚度的位置信息，即为需要补料的位置，通过上述放料厢针对上述位置信息进行补料，从而实现均匀放料。

步骤S5：根据所述补料区域的位置进行补料，并根据所述补料区域的大小调整所述放料厢的放料速度；

具体的，在上述放料厢在完成第i+1放料区域放料后，对上述第i放料区域进行补料，并根据上述步骤S4获取的补料位置，通过调整放料厢的速度并基于放料厢到上述补料位置的距离使得放料厢到达上述补料位置，同时还基于每一补料区域的补料面积、补料厚度及目标物料的密度获取补料重量进行补料，并根据补料的重量调整补料速度，其中，补料重量越大对应的补料速度越快，补料重量越小对应的补料速度越小。

步骤S6：重复步骤S3-步骤S5实现所述目标车厢的均匀放料；

其中，所述摄像单元设置在所述放料单元上，所述放料单元包括所述放料厢。

进一步地，所述目标车厢的位置信息包括所述目标车厢的起始位置和末尾位置，所述第一图像和所述第二图像包括深度信息。

具体的，通过上述感测单元测量到目标车厢的起始位置和末尾位置便于放料厢根据目标车厢，便于根据上述目标车厢的起始位置和末尾位置调整放料厢的速度便于上述放料厢确定放料区的位置，其中，第i放料区域的位置=目标车厢的起始位置+((末尾位置和起始位置的差值)/n)*i，同时由于摄像单元拍摄的图像包括深度信息，因此，通过上述第二图像不仅可以获取放料区域的放料面积，还可以获取放料区域的放料厚度。

进一步地，所述步骤S3包括：

步骤S31：在所述放料厢位于所述目标车厢i/n位置处，通过感测单元中的重量检测模块在所述放料厢位于所述目标车厢i/n位置处测量所述目标物料的第二重量，并基于所述感测单元在所述放料厢位于所述目标车厢i-1/n处检测到的所述目标物料的所述第一重量和所述第二重量之间的差值获取所述第i放料区间的放料重量；

具体的，通过上述方案可以获取上述第i放料区间的放料重量，并通过上述放料重量与平均放料重量进行对比进一步判断上述第i放料区间是否放料均匀，并在放料不均匀时进行补料，从而实现第i放料区间的均匀放料。

步骤S32：将所述放料重量与所述平均放料重量进行比较获取第一比较结果，在所述第一比较结果小于等于所述第一阈值时，在所述第i放料区间内实现了均匀放料，在所述第一比较结果大于所述第一阈值且所述放料重量小于所述平均放料重量时，在所述第i放料区间内放料不均匀。

具体的，在第一比较结果小于等于第一阈值时，第i放料区间的放料重量与平均放料重量的差值较小，在此n的取值大于等于5，由于每一放料区间的面积也较小而且放料口的宽度与目标车厢的宽度设置一致，因此此时认为实现了第i放料区间的均匀放料，当第一比较结果大于第一阈值且放料重量小于平均放料重量，此时第i放料区间的放料重量与平均放料重量差距较大且放料重量小于平均放料重量，认为第i放疗区间放料不均匀，由于初始状态下放料速度设置比较小，因此不会出现放料重量大于平均放料重量的情况。

进一步地，所述步骤S4包括如下步骤：

步骤S41：在所述第一比较结果大于所述第一阈值且所述放料重量小于所述平均放料重量时，通过所述摄像单元拍摄所述放料厢在所述目标车厢i-1/n位置处的第一放料图像和所述放料厢在所述目标车厢i/n位置处的第二放料图像，将所述第二放料图像中去掉所述第一放料图像中对应区域的部分图像获取对应第i放料区间的所述第二图像，其中所述第i放料区间为所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间内的放料位置；

具体的，在上述第i放料区间放料不均匀时，在放料厢分别在位于目标车厢i-1/n和目标车厢i/n位置处获取第一放料图像和第二放料图像，并将上述第二放料图像中对应上述第一放料图像的部分抠除，获取上述第i放料区间的第二图像，通过上述第二图像可以获取每一小区域的放料厚度和位置信息，为实现均匀放料进行补料提供了依据。

步骤S42：将所述第二图像平均划分成多个小区域，并通过所述第二图像获取每一小区域的放料厚度平均值，并将所述每一小区域的放料厚度平均值和所述平均放料厚度进行比较获取所述第二比较结果；

具体的，通过将上述第二图像划分成多个小区域，并逐个获取每一小区域的放料厚度平均值，不仅能够获得上述小区域更精准的放料厚度，还通过上述第二比较结果，更加精确的判断上述小区域是否均匀放料，由于上述小区域的面积较小，也使得定位补料区域更加准确。

骤S43：通过所述第二比较结果获取所述放料厚度平均值小于所述平均放料厚度且两者差值大于第一厚度的每一补料小区域及所述每一补料小区域的位置和面积。

具体的，通过上述每一小区域对应的第二比较结果，并获取每一放料厚度平均值小于平均厚度且上述放料厚度平均值与上述平均放料厚度的差值大于第一厚度的小区域作为补料小区域，并获取上述补料小区域的位置，同时还计算出上述补料小区域的面积，为补料提供精确的位置信息和计算补料重量信息提供依据。

进一步地，所述步骤S4还包括：

在所述第一比较结果大于所述第一阈值且小于第二阈值时，降低所述拍摄单元的拍摄高度并提高所述拍摄单元的分辨率重新拍摄所述目标车厢的第二图像，并重新执行步骤S4；在所述第一比较结果大于所述第一阈值且大于等于所述第二阈值时，所述拍摄单元的拍摄高度和所述拍摄单元的分辨率都采用对应的默认值。

具体的，在上述第一比较结果大于上述第一阈值且小于第二阈值时，第i放料区间的放料重量与平均放料重量差值较小时，对应的第二图像中放料厚度和平均放料厚度差值也较小，因此可以降低上述摄像单元的拍摄距离并增大拍摄单元的分辨率提高上述第二图像的精度，并重新执行步骤S4,重新获取更精确的补料小区域的位置、厚度及面积，从而提高补料精确性，并在上述第一比较结果大于上述第一阈值且大于等于上述第二阈值时，由于放料重量与平均放料重量差值较大，因此对应的第二图像中放料厚度和平均放料厚度差值也较大，更容易获取补料小区域的位置、厚度及面积，因此拍摄单元可以采用默认的拍摄高度和分辨率来提高图像的获取效率，从而提高整个系统的补料速度。

进一步地，所述步骤S5包括如下步骤：

步骤S51：在所述放料厢放完第i+1放料区间的目标物料时，对所述第i放料区间进行补料，通过计算单元计算所述第i放料区间和所述放料厢之间的距离，并基于所述火车行驶速度、所述距离及所述放料厢的当前速度调整所述放料厢的行驶速度到达所述第i放料区间，并以调整后所述放料厢的行驶速度到达所述第i放料区间的补料位置；

具体的，在进行第i+1放料区间放料期间内，给第i放料区间计算上述补料小区域的补料位置、补料面积及补料厚度并根据补料面积、补料厚度及目标物料的密度计算补料小区域的补料重量提供充足的时间，为下一步补料做好充分的准备，因此在放料厢放完第i+1放料区间的目标物料时，才开始对第i放料区间进行补料，同时通过放料厢的当前位置和第i放料区间的位置获取两者之间的距离，根据火车行驶速度v1、上述距离l，还根据设定到达补料位置的预定时间t来获取放料厢的调整后的速度，其中,放料厢的调整后的速度v =l/(t)+v1,并到达指定第i放料区间的补料位置，可以通过调整预定时间t来提高补料速度。

步骤S52：根据每一所述补料小区域的补料面积和补料厚度获取需要补料的所述补料小区域的补料重量，并根据所述补料重量确定补料速度，在所述补料小区域的补料重量小于第三阈值时，所述放料厢采用第三放料速度进行补料，在剩余放料重量大于所述第三阈值时，所述放料厢先采用第四补料速度进行补料，在剩余放料重量小于等于所述第三阈值时，采用第三补料速度进行补料，同时还根据所述补料小区域的补料面积确定所述放料厢的放料口大小，其中所述放料口大小调整为所述补料小区域范围内的最小宽度，其中所述第三补料速度小于所述第四补料速度；

具体的，通过补料小区域的补料面积、补料厚度及目标物料的密度，通过三者的乘积获取补料重量，并根据补料重量确定补料速度，其中，补料的重量较小时，可以通过降低补料速度来实现精确补料，在补料的重量较大时，补料速度可以先快后慢，既能提高补料速度又能保证补料精度，还通过调整放料口的大小，使得放料口大小为上述补料小区域范围内的最小宽度，从而提高补料的精度。

步骤S53：在补料过程中，通过所述拍摄单元拍摄所述补料小区域的第三图像并将所述第三图像中对应的补料区域与所述平均放料厚度进行对比并获取第三比较结果，在所述第三比较结果小于第一差值或者所述补料重量与已补料重量的差值小于第二差值时，结束所述补料小区域的补料，并回到所述目标车厢的i+1/n位置处进行所述第i+1放料区间的放料，其中所述已补料重量为所述放料厢中的目标物料在给所述补料小区域补料前后的重量差。

具体的，在补料过程中，实时的通过感测单元的重量检测模块检测放料厢的实时重量，并实时计算已补料重量，并将已补料重量和补料重量进行对比，同时还通过拍摄单元拍摄上述补料小区域的第三图像，并通过上述第三图像获取上述补料小区域的实时补料厚度，并将实时补料厚度与平均补料厚度进行对比，在满足第三比较结果小于第一差值或者补料重量与已补料重量的差值小于第二差值任意一个时，结束补料，由于第一差值和第二差值之间的计算有时间差，若等到两个条件都满足，有可能超过补料重量，因此在上述两个差值满足其中一个时停止补料，使得补料更加精确，也使得上述第i放料区间的放料更加均匀。

进一步地，在所述第一比较结果大于所述第一阈值且所述放料重量小于所述平均放料重量时，根据所述第i放料区间的放料重量与平均放料重量之间的差值来调节所述放料厢的放料速度。

具体的，在上述第一比较结果大于上述第一阈值且上述放料重量小于上述平均放料重量时，即第i放料区间放料不均匀时，通过第i放料区间的放料重量与平均放料重量之间的差值来调节放料厢的放料速度，其中，差值越大，放料速度的增大幅度越大，具体增大的数值，需要根据放料区间的大小进行调节，但是要保证调节过后每一放料区间的放料重量不能大于平均放料重量，由于放料重量小于等于平均放料重量可以进行补料，操作比较方便并且容易实现，而放料重量大于平均放料重量时，不容易实现均匀放料。

本发明还提供一种火车装车楼自动装车均匀放料控制系统，如图2所示，所述系统包括：

感测单元配置为：检测火车装料目标车厢的位置信息及火车行驶速度；还将所述目标车厢按照行驶方向平均分为n个区间，在放料过程中，通过感测单元中的重量检测模块获取所述放料厢在所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间内的放料重量，并将所述放料重量和平均放料重量进行比较获取第一比较结果，通过所述第一比较结果判断在所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间内是否均匀放料；

摄像单元配置为：拍摄所述目标车厢的底部第一图像，并基于所述第一图像获取所述目标车厢的底面积，在所述第一比较结果大于第一阈值时，通过摄像单元拍摄所述目标车厢的第二图像，通过所述第二图像获取所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间的放料厚度，并将所述放料厚度和所述平均放料厚度进行比较，获取第二比较结果，并通过所述第二比较结果获取补料区域的位置和所述补料区域的大小，其中，i的取值范围为1到n的正整数；

计算单元，用于基于所述目标车厢的底面积、目标物料的重量及目标物料的密度获取所述目标物料放入所述目标车厢后的平均放料厚度；

补料单元，用于根据所述补料区域的位置进行补料，并根据所述补料区域的大小调整所述放料厢的放料速度。

综上所述，本发明通过放料单元上设置的摄像单元拍摄上述目标车厢的第一图像，通过上述第一图像可以获取上述目标车厢的长和宽，从而计算出上述目标车厢的底面积，还根据上述目标物料的体积与上述目标车厢的底面积的比值获取上述平均放料厚度，为在上述放料厢进行均匀放料提供了参考厚度，并基于参考厚度判断需要补料的位置，从而为实现均匀放料奠定基础，还通过将上述目标车厢平均划分成n个区间，并进行逐个区间的放料，并获取第i放料区间的放料重量，将放料重量和平均放料重量进行比较获取第一比较结果判断上述第i放料区间是否实现均匀放料，并在第一比较结果小于等于第一阈值时，上述第i放料区间实现均匀放料，在上述第一比较结果大于第一阈值且上述放料重量小于平均放料重量时，上述第i放料区间放料不均匀，由于在初始状态下放料厢的放料速度设置较小，因此不会出现第一比较结果大于第一阈值且放料重量大于平均放料重量的情况，考虑到放料重量小于平均放料重量时，补料的操作相对放料重量大于平均放料重量时的去除多放料重量的操作较为简单且容易控制，因此初始状态下，放料厢的放料速度设置较小，为实现目标车厢的均匀放料提供了条件。在上述放料厢在完成第i+1放料区域放料后，对上述第i放料区域进行补料，并根据上述步骤S4获取的补料位置，通过调整放料厢的速度并基于放料厢到上述补料位置的距离使得放料厢到达上述补料位置，同时还基于每一补料区域的补料面积、补料厚度及目标物料的密度获取补料重量进行补料，通过上述方案的相互配合实现了火车自动装车精确均匀放料的问题。

上述的实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

上述的实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

上述的仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种火车装车楼自动装车均匀放料控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：通过感测单元检测火车装料目标车厢的位置信息及火车行驶速度；

步骤S2：通过摄像单元拍摄所述目标车厢的底部第一图像，并基于所述第一图像获取所述目标车厢的底面积，计算单元基于所述目标车厢的底面积、目标物料的重量及所述目标物料的密度获取所述目标物料放入所述目标车厢后的平均放料厚度；

步骤S3：将所述目标车厢按照行驶方向平均分为n个区间，在放料过程中，通过所述感测单元中的重量检测模块获取所述放料厢在第i放料区间内的放料重量，并将所述放料重量和平均放料重量进行比较获取第一比较结果，通过所述第一比较结果判断所述第i放料区间内是否均匀放料，其中所述第i放料区间为所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间，所述平均放料重量为目标物料的重量/n；

步骤S4：在所述第一比较结果大于第一阈值时，通过所述摄像单元拍摄所述目标车厢的第二图像，通过所述第二图像获取所述第i放料区间的放料厚度，并将所述放料厚度和所述平均放料厚度进行比较，获取第二比较结果，并通过所述第二比较结果获取补料区域的位置和所述补料区域的面积，其中，i的取值范围为1到n的正整数,n大于等于5；

步骤S5：根据所述补料区域的位置进行补料，并根据所述补料区域的面积调整所述放料厢的放料速度；

步骤S6：重复所述步骤S3-所述步骤S5实现所述目标车厢的均匀放料。

2.根据权利要求1所述一种火车装车楼自动装车均匀放料控制方法，其特征在于，所述目标车厢的位置信息包括所述目标车厢的起始位置和末尾位置，所述第一图像和所述第二图像包括深度信息。

3.根据权利要求1所述一种火车装车楼自动装车均匀放料控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

步骤S31：在所述放料厢位于所述目标车厢i/n位置处，通过感测单元中的重量检测模块在所述放料厢位于所述目标车厢i/n位置处测量所述目标物料的第一重量，并基于所述感测单元在所述放料厢位于所述目标车厢i-1/n处检测到的所述目标物料的第二重量和所述第一重量之间的差值获取所述第i放料区间的放料重量；

步骤S32：将所述放料重量与所述平均放料重量进行比较获取第一比较结果，在所述第一比较结果小于等于所述第一阈值时，在所述第i放料区间内实现了均匀放料，在所述第一比较结果大于所述第一阈值且所述放料重量小于所述平均放料重量时，在所述第i放料区间内放料不均匀。

4.根据权利要求3所述一种火车装车楼自动装车均匀放料控制方法，其特征在于，在所述步骤S4包括如下步骤：

步骤S41：在所述第一比较结果大于所述第一阈值且所述放料重量小于所述平均放料重量时，通过所述摄像单元拍摄所述放料厢在所述目标车厢i-1/n位置处的第一放料图像和所述放料厢在所述目标车厢i/n位置处的第二放料图像，将所述第二放料图像中去掉所述第一放料图像中对应区域的部分图像获取对应第i放料区间的所述第二图像，其中所述第i放料区间为所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间内的放料位置；

步骤S42：将所述第二图像平均划分成多个小区域，并通过所述第二图像获取每一小区域的平均放料厚度，并将所述每一小区域的放料厚度和所述平均放料厚度进行比较获取所述第二比较结果；

步骤S43：通过所述第二比较结果获取放料厚度小于所述平均放料厚度的每一补料小区域及所述每一补料小区域的位置和面积。

5.根据权利要求1所述一种火车装车楼自动装车均匀放料控制方法，其特征在于，在所述步骤S4还包括：

在所述第一比较结果大于所述第一阈值且小于第二阈值时，降低所述拍摄单元的拍摄高度并提高所述拍摄单元的分辨率重新拍摄所述目标车厢的第二图像，并重新执行步骤S4；在所述第一比较结果大于所述第一阈值且大于等于所述第二阈值时，所述拍摄单元的拍摄高度和所述所述拍摄单元的分辨率都采用对应的默认值。

6.根据权利要求4所述一种火车装车楼自动装车均匀放料控制方法，其特征在于，所述步骤S5包括如下步骤：

步骤S51：在所述放料厢放完第i+1放料区间的目标物料时，对所述第i放料区间进行补料，通过计算单元计算所述第i放料区间和所述放料厢之间的距离，并基于所述火车行驶速度、所述距离及所述放料厢的当前速度调整所述放料厢的行驶速度到达所述第i放料区间，并以调整后所述放料厢的行驶速度到达所述第i放料区间的补料位置；

步骤S52：根据每一所述补料小区域的补料面积和补料厚度获取需要补料的所述补料小区域的补料重量，并根据所述补料重量确定补料速度，在所述补料小区域的补料重量小于第三阈值时，所述放料厢采用第三放料速度进行补料，在剩余放料重量大于所述第三阈值时，所述放料厢先采用第四补料速度进行补料，在剩余放料重量小于等于所述第三阈值时，采用第三补料速度进行补料，同时还根据所述补料小区域的补料面积确定所述放料厢的放料口大小，其中所述放料口大小调整为所述补料小区域范围内的最小宽度，其中所述第三补料速度小于所述第四补料速度；

步骤S53：在补料过程中，通过所述拍摄单元拍摄所述补料小区域的第三图像并将所述第三图像中对应的补料区域与所述平均放料厚度进行对比并获取第三比较结果，在所述第三比较结果小于第一差值或者所述补料重量与已补料重量的差值小于第二差值时，结束所述补料小区域的补料，并回到所述目标车厢的i+1/n位置处进行所述第i+1放料区间的放料，其中所述已补料重量为所述放料厢中的目标物料在给所述补料小区域补料前后的重量差。

7.根据权利要求1所述一种火车装车楼自动装车均匀放料控制方法，其特征在于，在所述第一比较结果大于所述第一阈值且所述放料重量小于所述平均放料重量时，根据所述第i放料区间的放料重量与平均放料重量之间的差值来调节所述放料厢的放料速度。

8.一种火车装车楼自动装车均匀放料控制系统，其特征在于，所述系统包括：

感测单元配置为：检测火车装料目标车厢的位置信息及火车行驶速度；还将所述目标车厢按照行驶方向平均分为n个区间，在放料过程中，通过感测单元中的重量检测模块获取放料厢在所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间内的放料重量，并将所述放料重量和平均放料重量进行比较获取第一比较结果，通过所述第一比较结果判断在所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间内是否均匀放料；

摄像单元配置为：拍摄所述目标车厢的底部第一图像，并基于所述第一图像获取所述目标车厢的底面积，在所述第一比较结果大于第一阈值时，通过摄像单元拍摄所述目标车厢的第二图像，通过所述第二图像获取所述目标车厢i-1/n到所述目标车厢i/n区间的放料厚度，并将所述放料厚度和所述平均放料厚度进行比较，获取第二比较结果，并通过所述第二比较结果获取补料区域的位置和所述补料区域的大小，其中，i的取值范围为1到n的正整数；

计算单元，用于基于所述目标车厢的底面积、目标物料的重量及目标物料的密度获取所述目标物料放入所述目标车厢后的平均放料厚度；

补料单元，用于根据所述补料区域的位置进行补料，并根据所述补料区域的大小调整所述放料厢的放料速度。