CN117608256B - 一种门机多机自动化作业协同规划的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及门机自动控制技术领域，具体提供一种门机多机自动化作业协同规划的方法，包括以下步骤S1，建立坐标系，初始化数据，预设作业活动开始执行;S2，监控两个门机之间的距离是否安全;S3，监控门机的变幅是否会碰撞到另一门机;S4，监控门机的变幅是否在朝向另一门机移动;S5，监控门机的变幅是否即将碰撞另一门机;S6，执行规避动作。本发明通过多重判断，逐步确认作业中的门机是否会碰撞到另一门机，当检测到即将碰撞时触发规避动作。应用本发明发方法的作业区域内可设置多个自动化门机共同作业，并能防止多个门机在协同作业中可能发生的碰撞。
Description
技术领域
本发明涉及门机自动控制技术领域，具体为一种门机多机自动化作业协同规划的方法。
背景技术
传统门机作业时需要专业司机进行操作，对于多机作业中，多个门机同时作业时是否会发生碰撞均有司机肉眼观察判断，当司机长时间操作后由于精神疲劳可能造成误判进而发生碰撞。
如今自动化的门机已成为主流，司机仅靠设置预定的作业要求便能使自动化门机自动执行相应动作进行作业，但在现有技术中，通常对门机如何完整的执行相应的预定作业有着充分的研究，缺乏多个门机共同作业时的自动防止门机之间相互碰撞的协同方法，特别时相邻两个门机分别执行不同的作业操作时如何规避碰撞并协同作业的方法。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供如下技术方案：一种门机多机自动化作业协同规划的方法，包括以下步骤：
S1，云端控制模块建立作业区域的坐标系，云端控制模块通过无线信号与门机连接，初始化门机的位置、门机变幅的位置以及门机回转角度的位置后，启动门机底部的大车移动到设定位置按照设定的作业方式开始作业，当云端控制模块检测到门机底部用于移动的大车发生位移时，执行下一步骤，否则发出警报。
S2, 云端控制模块通过门机底部大车中安装的绝对值编码器跟踪门机的移动位置，实时监控两个门机之间的距离是否在预设的安全距离范围内，当两个门机之间的距离超出预设的安全距离时时，执行下一步骤，否则执行步骤S2。
S3, 云端控制模块通过门机的电机侧设置的增量编码器计算变幅的位置变化，得到门机的变幅在模拟的圆周运动中的半径长度，实时监控半径长度是否在预设的安全范围内，当门机变幅的旋转半径超出安全范围时，执行下一步骤，否则继续执行步骤S3。
S4, 云端控制模块根据门机回转机构中设置的绝对值编码器跟踪门机的回转角度，得到门机变幅围绕门机主体的圆周运动中的所处的位置，实时监控相邻门机与本门机的位置连线而成的直线与本门机的变幅之间形成的夹角的变化，当夹角变化到不符合预设的安全范围时，执行下一步骤，否则继续执行步骤S4。
S5, 云端控制模块启动设置在门机变幅最远端的第一雷达探测器，当第一雷达探测器探测的数值不符合预设的安全范围时，执行下一步骤，否则继续执行步骤S5。
S6, 云端控制模块控制门机的回转机构停止转动，并控制门机自动执行预设的规避动作，规避动作执行完成后，执行步骤S5。
优选的，步骤S2中云端控制模块执行的预设的安全距离范围判断公式为,式中为两个门机之间的检测距离，为设定的两个门机之间预设的安全
距离。
优选的，步骤S3中云端控制模块执行的预设半径安全范围判断公式为，式中为当前变幅位置在模拟圆周运动中形成的半径，为两个门机之间
的检测距离。
优选的，步骤S4中云端控制模块执行的预设角度安全范围判断公式为A≥90°，式中A为相邻门机与本门机的位置连线而成的直线与本门机的变幅之间形成的夹角。
优选的，步骤S5中云端控制模块执行的预设雷达探测安全范围判断公式为,式中为第一雷达探测器探测到的物体距离第一雷达探测器的实际距
离，为第一雷达探测器探测到的物体距离第一雷达探测器之间设定的安全距离。
优选的，门机变幅的最高端设有第二雷达探测器，第二雷达探测器与第一雷达探测器之间还设有第三雷达探测器，第二雷达探测器和第三类大探测器均采用雷达探测判断公式进行判断，雷达探测器的探测的数值不符合要求时，均执行下一步骤。
优选的，步骤S6中的规避动作包括收缩变幅使变幅的旋转半径小于两个门机之间的距离后，回转机构继续回转，当变幅经过旋转规避另一门机后恢复变幅的位置至收缩前的位置。
优选的，步骤S2中，门机底部的大车中还设有位移GPS模块，用于监测门机的位移数据并上传至云端控制模块中，位移GPS模块采用与绝对值编码器相同的安全距离判断公式进行判断，并将判断结果上传至云端控制模块，当位移GPS模块上传的数据与绝对值编码器上传的数据不相等时，发出警示信号，提醒工作员人。
优选的，在S3步骤中，门机的卷筒侧设有绝对值编码器，用于和门机的电机侧设置的增量编码器共同工作，实现对变幅位置变化的双重判断并精确控制，且能在其中一个编码器损坏的情况下单独控制变幅。
优选的，步骤S4中，回转机构的圆周外侧设有回转GPS模块，用于监测回转机构的回转角度并上传至云端控制模块中，回转GPS模块采用与绝对值编码器相同的角度判断公式进行判断，并将判断结构上传至云端控制模块中，当回转GPS模块上传的数据与绝对值编码器上传的数据不相等时，发出警示信号，提醒工作人员。
与现有技术相比，该门机多机自动化作业协同规划的方法具备如下有益效果：通过多种实时监控的判断公式，逐步判断相邻两个门机之间的作业过程是否会相互影响，当最终确定相邻两个门机之间可能产生碰撞时，执行预设的规避动作规避碰撞的可能性。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明备用系统的功能结构图；
图3为本发明方法适用的门机结构图；
图中:1、门机机房；2、大车；3、变幅；4、旋转轴心。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种门机多机自动化作业协同规划的方法，包括以下步骤。
S1，云端控制模块建立作业区域的坐标系，现有技术中有多种建立区域坐标系的方法，在此不多赘述。云端控制模块通过无线信号与门机连接，无线信号具体的为5G信号或WIFI网络信号。初始化门机的位置得到门机在坐标系中的位置；初始化门机变幅3的位置得到变幅3在围绕旋转轴心4圆周运动中的半径长度；初始化门机回转角度的位置得到门机的变幅3在围绕旋转轴心4圆周运动中的位置。启动门机底部的大车2移动到设定位置按照设定的作业方式开始作业，当云端控制模块检测到门机底部用于移动的大车2发生位移时，执行步骤S2。若启动门机后未检测到门机位移则发出警报，由工作人员进行确认未检测到门机位移的原因。
在本发明的构思中，设定的作业区域中会有多台门机按照预设的要求自动执行相应工作，且各门机可能承担不同的作业活动，当其中某一台门机执行了新的作业活动需要改变位置进行位移时，移动的门机从步骤S2开始执行，其余门机按照当前已执行的步骤继续执行。
S2, 云端控制模块通过门机底部大车2中安装的绝对值编码器跟踪门机的移动位
置，实时监控两个门机之间的距离是否在预设的安全距离范围内，具体的安全距离范围判
断公式为,式中为两个门机之间的检测距离，具体为云端控制模块在作业
区域的坐标系中根据两根门机中的绝对值编码器提交的数据计算得出，为设定的两个门
机之间预设的安全距离, 可根据实际情况设置。虽然和均为数字可以直接对比，但
在常规的程序中，通常会顺序对比判断是否大于，是否等于，是否小于，并
且是在不断变化的，有可能产生判断的延迟。而应用上述判断公式时，程序仅对上述公式
是否成立进行判断，即成立或不成立，由此能够明显看出上述
安全距离范围判断公式在程序执行上速度更快效率更高，特别是本发明是一种基于安全目
的方法，程序的快速准确判断尤为重要。
当两个门机之间的距离符合上述公式时，表示两个门机相互之间不会产生影响。当两个门机之间的距离不符合上述公式时，表示两个门机之间可能产生影响，需要进一步确认并执行下一步骤，否则执行步骤S2持续监控，并在持续监控中继续进行预设的作业活动。
S3, 云端控制模块通过门机的电机侧设置的增量编码器计算变幅3的位置变化，
得到门机的变幅3在模拟的圆周运动中的半径长度，实时监控半径长度是否在预设的安全
范围内，具体的预设半径安全范围判断公式为，式中为当前变幅3的位置
在模拟圆周运动中形成的半径长度，为两个门机之间的检测距离，使用此半径安全范围
判断公式的逻辑与安全距离范围判断公式的原因相同。当变幅3的当前位置所代表的半径
长度符合上述公式，表示本门机的变幅3在当前状态下进行围绕旋转轴心4圆周转动中不会
影响到另一门机，可继续进行预设作业活动；当门机变幅3的旋转半径长度不符合上述公式
时，表示本门机的变幅3在执行围绕旋转轴心4圆周转动时会可能碰到另一门机，需要进一
步确认变幅3的转动方向并执行下一步骤，否则继续执行步骤S3，并在持续监控中进行预设
的作业活动。
S4, 云端控制模块根据门机回转机构中设置的绝对值编码器跟踪门机的回转角度，得到门机变幅3在圆周运动中的所处的位置，实时监控相邻门机与本门机的位置连线而成的直线与本门机的变幅之间形成的夹角的变化，当夹角变化到不符合预设的安全范围时，具体的预设角度安全范围判断公式为A≥90°，式中A为相邻门机与本门机的位置连线而成的直线与本门机的变幅之间形成的夹角。其中夹角A是相邻门机与本门机的位置连线而成的直线与本门机的变幅之间形成的夹角，因此无论变幅3是顺时针旋转还是逆时针旋转，夹角始终在0°至180°之间，上述公式中的夹角A代表变幅在顺时针旋转和逆时针旋转两种运动状态下形成的夹角。当夹角A≥90°时，表示本门机的变幅3在远离另一门机的一侧运行，不会影响到另一门机；当夹角不符合上述角度安全判定公式时，表示变幅3的运动轨迹正朝向另一门机的方向运行，需要执行下一步骤判断变幅3是否会撞到另一门机，否则继续执行步骤S4，并在持续的监控中进行预设的作业活动。
S5, 云端控制模块启动设置在门机变幅3最远端的第一雷达探测器，当第一雷达
探测器探测的数值不符合预设的安全范围时，具体的，预设雷达探测安全范围判断公式为,式中为第一雷达探测器探测到的物体距离第一雷达探测器的实际距
离，为第一雷达探测器探测到的物体距离第一雷达探测器之间设定的安全距离。使用此
雷达探测安全范围公式的逻辑与安全距离范围判断公式相同。当第一雷达探测器探测的数
值不符合雷达探测安全范围判断公式时，则判定本门机的变幅3即将碰撞另一门机，执行下
一步骤，否则继续执行步骤S5，并在持续的监控中进行预设的作业活动。
S6, 云端控制模块控制门机的回转机构停止转动，并控制门机自动执行预设的规避动作，规避动作执行完成后，执行步骤S5。
在步骤S5的应用场景中，包括两个门机的变幅3朝相同方向作业的场景和两个门机的变幅3面对面朝相对方向作业的场景，为了更好的应对两个门机的变幅3面对面朝相对方向作业的场景，门机变幅3的最高端设有第二雷达探测器，用于监测另一门机的变幅位置，能够在第一雷达探测器发出预警之前进行监测。第二雷达探测器与第一雷达探测器之间还设有第三雷达探测器，作为冗余的备用雷达探测器，并且三个雷达探测器共同使用时，检测到的数据在云端处理模块中能够建立起另一门机的变幅的立体模型，更有利于判断。
第二雷达探测器和第三雷达探测器均采用与第一雷达探测器相同的雷达探测安全范围判断公式进行判断，任意一个雷达探测器的探测的数值不符合要求时，均执行步骤S6。
步骤S6中的规避动作包括收缩变幅使变幅3的旋转半径小于两个门机之间的距离后，回转机构继续回转，当变幅3经过旋转规避另一门机后恢复变幅3的位置至收缩前的位置。也可以是原地等待另一门机位移脱离当前位置。具体的规避动作可根据情况预设。
本发明是基于多个门机自动作业的过程中自动协同作业防止碰撞的规划方法，为了确保数据的可靠性，还设置了备用数据采集系统，如图2所示包括与设置在门机底部大车2中绝对值编码器对应的位移GPS模块，与设置在门机电机侧的增量编码器对应的绝对值编码器，与设置在门机回转机构的绝对值编码器对应的回转GPS模块。
在步骤S2中，位移GPS模块用于监测门机的位移数据并上传至云端控制模块中，位移GPS模块采用与绝对值编码器相同的距离安全范围判断公式进行判断，并将判断结果上传至云端控制模块，当位移GPS模块上传的数据与绝对值编码器上传的数据不相等时，发出警示信号，提醒工作员人检查相关部件。
在步骤S3中，门机的卷筒侧设有绝对值编码器，用于和门机的电机侧设置的增量编码器共同工作，实现对变幅位置变化的双重判断并精确控制，且能在其中一个编码器损坏的情况下单独控制变幅。
在步骤S4中，回转机构的圆周外侧设有回转GPS模块，用于监测回转机构的回转角度并上传至云端控制模块中，回转GPS模块采用与绝对值编码器相同的角度安全范围判断公式进行判断，并将判断结构上传至云端控制模块中，当回转GPS模块上传的数据与绝对值编码器上传的数据不相等时，发出警示信号，提醒工作人员检查相关部件。
在上述实施方案的基础上，本发明中所提及的处理器、模块、相应的控制程序、算法程序及其他的配套技术，均可结合现有的电气技术、信息技术、软件技术和通用协议进行实施，不在本发明要求的保护范围内，本申请不作详述。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。
Claims (7)
1.一种门机多机自动化作业协同规划的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，云端控制模块建立作业区域的坐标系，云端控制模块通过无线信号与门机连接，初始化门机的位置、门机变幅的位置以及门机回转角度的位置后，启动门机底部的大车移动到设定位置按照设定的作业方式开始作业，当云端控制模块检测到门机底部用于移动的大车发生位移时，执行下一步骤，否则发出警报；
S2, 云端控制模块通过门机底部大车中安装的绝对值编码器跟踪门机的移动位置，实时监控两个门机之间的距离是否在预设的安全距离范围内，当两个门机之间的距离超出预设的安全距离时时，执行下一步骤，否则执行步骤S2;
S3, 云端控制模块通过门机的电机侧设置的增量编码器计算变幅的位置变化，得到门机的变幅在模拟的圆周运动中的半径长度，实时监控所述半径长度是否在预设的安全范围内，当门机变幅的旋转半径超出安全范围时，执行下一步骤，否则继续执行步骤S3;
S4, 云端控制模块根据门机回转机构中设置的绝对值编码器跟踪门机的回转角度，得到门机变幅围绕门机主体的圆周运动中的所处的位置，实时监控相邻门机与本门机的位置连线而成的直线与本门机的变幅之间形成的夹角的变化，当夹角变化到不符合预设的安全范围时，执行下一步骤，否则继续执行步骤S4;
S5, 云端控制模块启动设置在门机变幅最远端的第一雷达探测器，当第一雷达探测器探测的数值不符合预设的安全范围时，执行下一步骤，否则继续执行步骤S5;
S6, 云端控制模块控制门机的回转机构停止转动，并控制门机自动执行预设的规避动作，规避动作执行完成后，执行步骤S5；
所述步骤S3中云端控制模块执行的预设半径安全范围判断公式为，式中为当前变幅位置在模拟圆周运动中形成的半径，/>为两个门机之间的检测距离；
所述步骤S4中云端控制模块执行的预设角度安全范围判断公式为A≥90°，式中A为相邻门机与本门机的位置连线而成的直线与本门机的变幅之间形成的夹角；
所述步骤S6中的规避动作包括收缩变幅使变幅的旋转半径小于两个门机之间的距离后，回转机构继续回转，当变幅经过旋转规避另一门机后恢复变幅的位置至收缩前的位置。
2.根据权利要求1所述的一种门机多机自动化作业协同规划的方法，其特征在于，所述步骤S2中云端控制模块执行的预设的安全距离范围判断公式为,式中/>为两个门机之间的检测距离，/>为设定的两个门机之间预设的安全距离。
3.根据权利要求1所述的一种门机多机自动化作业协同规划的方法，其特征在于，所述步骤S5中云端控制模块执行的预设雷达探测安全范围判断公式为,式中/>为第一雷达探测器探测到的物体距离第一雷达探测器的实际距离，/>为第一雷达探测器探测到的物体距离第一雷达探测器之间设定的安全距离。
4.根据权利要求3所述的一种门机多机自动化作业协同规划的方法，其特征在于，所述门机变幅的最高端设有第二雷达探测器，第二雷达探测器与第一雷达探测器之间还设有第三雷达探测器，第二雷达探测器和第三雷达探测器均采用所述雷达探测安全范围判断公式进行判断，雷达探测器的探测的数值不符合要求时，均执行下一步骤。
5.根据权利要求1所述的一种门机多机自动化作业协同规划的方法，其特征在于，所述步骤S2中，门机底部的大车中还设有位移GPS模块，用于监测门机的位移数据并上传至云端控制模块中，位移GPS模块采用与所述门机底部大车中安装的绝对值编码器相同的安全距离判断公式进行判断，并将判断结果上传至云端控制模块，当位移GPS模块上传的数据与门机底部大车中安装的绝对值编码器上传的数据不相等时，发出警示信号，提醒工作人员。
6.根据权利要求1所述的一种门机多机自动化作业协同规划的方法，其特征在于，在所述S3步骤中，门机的卷筒侧设有绝对值编码器，用于和门机的电机侧设置的增量编码器共同工作，实现对变幅位置变化的双重判断并精确控制。
7.根据权利要求1所述的一种门机多机自动化作业协同规划的方法，其特征在于，所述步骤S4中，回转机构的圆周外侧设有回转GPS模块，用于监测回转机构的回转角度并上传至云端控制模块中，回转GPS模块采用与所述回转机构中设置的绝对值编码器相同的角度判断公式进行判断，并将判断结构上传至云端控制模块中，当回转GPS模块上传的数据与回转机构中设置的绝对值编码器上传的数据不相等时，发出警示信号，提醒工作人员。
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