CN114314346A - 基于煤料仓储管理的行车控制方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于煤料仓储管理的行车控制方法及***，属于机械设计、电气设计、激光扫描、计算机技术领域，特别涉及一种基于煤料仓储管理的行车控制方法，包括：对料区和火车车厢的煤料进行扫描，得到分别得到料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，采集当前行车位置信息；根据扫描得到的三维数据构建煤场的三维点云模型；对三维点云模型对应的点云数据，按照预设方法筛选火车抓取点坐标；根据火车抓取点坐标、煤场的三维点云模型以及当前行车位置信息，分配目标行车，控制目标行车作业。本发明能高效、自动的完成仓储管理，提高工作效率，节省劳动成本，提高作业安全。

Description

基于煤料仓储管理的行车控制方法及***

技术领域

本发明属于机械设计、电气设计、激光扫描、计算机技术领域，特别涉及一种基于煤料仓储管理的行车控制方法及***。

背景技术

高炉喷吹辅助燃料是现代高炉炼铁生产广泛采用的新技术，同时它还是现代高炉炉况调节所不可缺少的重要手段之一。喷吹的燃料可以是重油、煤粉、粒煤或天然气，其中，喷吹煤粉日益受到各个国家或地区的高度重视。

在传统煤料搬运过程中，主要依靠火车司机通过控制抓斗来抓取，具体为火车司机控制抓斗的起升与开闭来搬运煤料。

本发明人经研究发现，现有技术中，在搬运煤料的过程中，经常出现电机出力不均衡现象，进而影响钢丝绳受力不均衡，最终造成单电机过载，单电机烧坏。

发明内容

为了至少解决上述技术问题，本发明提供了一种基于煤料仓储管理的行车控制方法及***。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于煤料仓储管理的行车控制方法，包括：

对料区和火车车厢的煤料进行扫描，得到分别得到料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，采集当前行车位置信息；

根据扫描得到的三维数据构建煤场的三维点云模型；

对三维点云模型对应的点云数据，按照预设方法筛选火车抓取点坐标；

根据火车抓取点坐标、煤场的三维点云模型以及当前行车位置信息，分配目标行车，控制目标行车作业。

进一步的，

所述对料区和火车车厢的煤料进行扫描，得到分别得到料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，包括：

采用二维激光扫描仪、扫描机械装置及驱动，以及控制单元与数据采集单元，分别对料区的煤料和火车车厢的煤料进行扫描，得到料区的煤料位置信息和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据。

进一步的，

所述采集当前行车位置信息，包括：

采集第一行车位置信息和第二行车位置信息。

进一步的，

所述根据扫描得到的三维数据构建煤场的三维点云模型，包括：

将料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，通过点云预处理、边缘信息处理、点云匹配以及三维模型重建操作，得到料区及火车车厢的煤料三维点云模型，即煤场的三维点云模型。

进一步的，

所述方法还包括：根据料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，实时显示当前的大车位置、小车位置、抓斗位置以及扫描范围的参数值。

进一步的，

所述对三维点云模型对应的点云数据，按照预设方法筛选火车抓取点坐标，包括：

对三维点云模型对应的点云数据通过预设算法处理，筛选出上料需要的高点坐标、整理料区需要的料区坐标以及卸车时需要的火车坐标。

进一步的，

所述方法还包括:在行车过程中，采集抓斗晃动值，根据抓斗晃动值计算出行车最佳速度，控制行车按照最佳速度行车，以使得行车平稳到达目标位置；通过控制行车各机构加速度和速度进行行车自动电气防摇。

根据本发明第二方面，提供一种基于煤料仓储管理的行车控制***，包括：

三维扫描装置、行车搬运装置、建模装置、数据处理装置和行车调度装置；

三维扫描装置，用于分别对料区的煤料和火车车厢的煤料进行扫描，得到料区的煤料位置信息和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据；

行车搬运装置，用于采集行车位置信息；

建模装置，用于根据扫描得到的三维数据构建煤场的三维点云模型；

数据处理装置，用于对三维点云模型对应的点云数据，按照预设方法筛选火车抓取点坐标；

行车调度装置，用于根据火车抓取点坐标、煤场的三维点云模型以及当前行车位置信息，分配目标行车，控制目标行车作业。

根据本发明第三方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，

所述处理器执行所述程序时实现第一方面任一项所述方法的步骤。

根据本发明第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序，所述程序被执行时，能够实现如第一方面中任一项所述的方法。

本发明的有益效果：通过三维扫描、建模的方式，建立三维点云模型，能够直观的展示煤料模型，查看行车位置，通过对三维点云模型筛选火车抓取点坐标，能够协调、控制行车位置，分配行车进行作业。能够高效、自动、智能的完成仓储管理。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1为本发明提供的一种基于煤料仓储管理的行车控制方法流程图；

图2为本发明提供的一种三维扫描软件界面示意图；

图3为本发明提供的一种煤场的三维点云模型示意图；

图4为本发明提供的一种火车抓取点示意图；

图5为本发明提供的一种行车调度软件示意图；

图6为本发明提供的另一种基于煤料仓储管理的行车控制方法流程图；

图7为本发明提供的一种防摇控制方法流程图；

图8为本发明提供的一种行车结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在本发明的第一方面，提供一种基于煤料仓储管理的行车控制方法，如图1所示，包括：

步骤101：对料区和火车车厢的煤料进行扫描，得到分别得到料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，采集当前行车位置信息；

本发明中，采用二维激光扫描仪、扫描机械装置及驱动，以及控制单元与数据采集单元，分别对料区的煤料和火车车厢的煤料进行扫描，得到料区的煤料位置信息和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据。

其中，二维激光扫描仪是基于激光脉冲的“飞行时间”原理来实现其测量，具体的，由激光二极管发射出的激光脉冲信号经分光镜分为两路，一路进入光信号接收器，另一路进入旋转的反射镜射向目标并发生散射，其中一部分光反射回光信号接收器，由计时器记录下发射激光脉冲与回波激光脉冲之间的时间间隔，乘以光速即可得到扫描仪到目标点的距离。由于反射镜的转动，扫描仪得以在145°的角度范围内进行扫描，且扫描仪每次都是从同一起点由右向左逆时针方向以步进预设间隔来完成145°范围的扫描，从而获得以扫描线形式给出的测距数据。

本发明中，可以采用硬件与三维扫描软件相结合的方式进行三维扫描，其中，三维扫描软件的界面可以如图2所示。

在本发明另一实施例中，可以通过接受上位机发送的控制指令，控制指令包括但不限于启动扫描、停止扫描、扫描范围设定、扫描速度设定，并将接受到的指令转化为伺服电机的控制信号，并将信号发送到伺服电机；向上位机发送当前的俯仰角。在激光扫描仪中还存在测量脉冲发射角度的编码器，在获得扫描点距离的同时，精密时钟控制编码器同步测量每个激光脉冲的水平角度以及俯仰角度。当单片机获取到激光扫描仪当前的俯仰角时，数据采集单元不断地接受到激光扫描仪获得的距离数据以及单片机所获得的俯仰角度数据，将二者同时储存，即可获得目标点的空间位置。

本发明中，行车可以为起重机，具体可以是桥式起重机，其包括：大车运行机构、小车运行机构、起升机构。具体的包括了大车、小车、抓斗、驱动电机、可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)、变频器、位置输入模块、编码器、读码器、PN通讯模块等部件。大车可沿厂房两侧轨道在x方向上移动，小车则能沿着大车上的轨道在y方向上移动，抓斗在驱动电机的控制下沿着钢丝绳在z方向移动。本发明中，行车包括了第一行车和第二行车，其中，第一行车可以为大车，第二行车可以为小车。采集行车位置信息具体为采集第一行车位置信息和第二行车位置信息。具体的，采集大车位置信息，采集小车位置信息，将大车位置信息和小车位置信息作为行车位置信息。

在本发明中，通过PLC、大车变频器、小车变频器、抓斗变频器以及PN通讯模块，可以控制行车全自动运行或遥控半自动运行者手动操作。通过采用编码器、读码器和位置输入模块可以对大车、小车位置检测，对抓斗开闭角度检测，对起升机构的高度检测和定位。

步骤102：根据扫描得到的三维数据构建煤场的三维点云模型；

本发明中，将二维激光扫描仪采集到料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，通过点云预处理、边缘信息处理、点云匹配以及三维模型重建操作，得到料区及火车车厢的煤料三维点云模型，即煤场的三维点云模型，如图3所示。

在本发明的另一个实施例中，可以根据料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，实时显示当前的大车位置、小车位置、抓斗位置以及扫描范围等参数值。

在本发明又一个实施例中，可以实时重新设置扫描参数，以调整得到现场最佳的三维点云模型。

步骤103：对三维点云模型对应的点云数据，按照预设方法筛选火车抓取点坐标；

本发明中，对三维点云模型对应的点云数据通过预设算法处理，筛选出上料需要的高点坐标、整理料区需要的料区坐标以及卸车时需要的火车坐标。

进一步的，可以按照预设算法进行计算，根据计算结果筛选出上料需要的5个高点坐标、整理料区需要的100个料区坐标以及卸车时需要的10个火车坐标，将筛选出的坐标作为火车抓取点坐标，如图4所示。

步骤104：根据火车抓取点坐标、煤场的三维点云模型以及当前行车位置信息，分配目标行车，控制目标行车作业。

本发明中，根据当前行车位置信息和煤料区的三维点云数据，接受请求并发送指令，实现对煤料现场整体统筹规划。当操作人员需要进行手动上料操作时，需要先设定单次上料时两种煤料的斗数及单次清理料口收仓的次数，并选择要进行上料的存放区域，按照所设定的参数对行车下达指令，并将筛选出的上料点坐标发送给行车及PLC，行车就会按照指令对该区域进行上料操作。同样进行整理及卸料操作时，先要选定进行整理及卸料的区域，行车就会按照指令对料区进行整理及卸料操作。当确定煤场没有人以及其他车辆时，操作人员就可以点击“自动运行”按钮，实现行车对煤料的自动上料、卸料及整理操作。本发明具体可以采用行车调度软件进行调配、控制行车。

本发明方法，可以观察到行车在料区运行的相对位置以及抓斗在抓取过程中的状态。还可以显示行车在上料、整理及卸料时的抓取点和放置点的三维数据位置，操作人员可以通过坐标信息对行车运行过程进行监测。另外，本发明还可以通过控制行车，对料口进行整理，防止料口堆料过高影响搬运作业，并且行车在运行过程中能够对障碍物进行有效躲避。

在本发明的另一实施例中，提供一种基于煤料仓储管理的行车控制方法，如图6所示，包括：判断已有库区是否存在三维数据，若不存在，则自动添加扫描任务。若存在三维数据，则准备操作，在进行上料操作时，选择抓取料区以及上料次数，在料区高度达到下限阈值时，停止操作。在料区高度未达到下限阈值时，获取目标位置，判断当前坐标与目标坐标是否相同，是则控制起升控制单元、起升变频器、起升电机及编码器作业，并将起升点速度及位置值返回给起升控制单元。在判定当前坐标与目标坐标不相同时，根据当前行车坐标及目标坐标分别生成大车运行指令和小车运行指令，并将大车运行指令和小车运行指令分别发送给对应的控制单元，控制单元根据接收到的运行指令结合编码器返回的电机实际速度计算出可达到防摇的控制指令即防摇控制指令，并下发给变频器，在驱动电机转动的条件下驱动电机及编码器完成当前任务，电机及编码器可以向控制单元返回电机速度值及位置值。在当前任务完成时，可以返回到步骤判断设置上料次数，上完或整理结束或卸车结束。

在本发明中，可以防摇控制，具体方法如图7所示，包括：在行车过程中根据抓斗晃动值计算出行车最佳速度，控制行车按照最佳速度行车，以使得行车平稳到达目标位置。通过控制行车各机构加速度和速度进行行车自动电气防摇。防摇控制能够实现各机构速度闭环控制，控制行车最终平稳到达设定目标位置，当其出现报警或故障时，将报警或故障信息发送给行车PLC。

在本发明另一实施例中，还可以根据库区的实际情况对库区内行车运行、出入库、人员和车辆出入情况，进行重点监控。在库区规划中，将根据放置区域以及行车运行区域布置摄像头的位置，行车的运行，按照项目的***设计，该监控方案主要可分为：摄像、传输、监控室3部分。能够有效对现场情况进行监督，避免对工人人身安全造成威胁的情况的发生。

本发明有效解决目前火车主要依靠人工操作效率低下、设备容易产生冲击损坏等问题，实现高效化、自动化、智能化、信息化的煤料仓储管理。有效推动钢铁行业仓储物流升级转型，加速向信息化、高效化、绿色化的仓储管理发展。

本发明有效解决了依靠火车司机调度时，需要高度集中注意力，劳动强度较大，容易产生疲劳造成安全事故的问题。有效解决传统模式下的火车作业效率低、自动化水平差、维修成本较高且对现场操作工的人身安全造成一定的威胁的问题。

根据本发明第二方面，提供一种基于煤料仓储管理的行车控制***，包括：

三维扫描装置、行车搬运装置、建模装置、数据处理装置、行车调度装置。

三维扫描装置包括：二维激光扫描、扫描机械装置及驱动、控制与数据采集单元。

本发明中，三维扫描装置，用于分别对料区的煤料和火车车厢的煤料进行扫描，得到料区的煤料位置信息和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据。

其中，二维激光扫描仪是基于激光脉冲的“飞行时间”原理来实现其测量，具体的，由激光二极管发射出的激光脉冲信号经分光镜分为两路，一路进入光信号接收器，另一路进入旋转的反射镜射向目标并发生散射，其中一部分光反射回光信号接收器，由计时器记录下发射激光脉冲与回波激光脉冲之间的时间间隔，乘以光速即可得到扫描仪到目标点的距离。由于反射镜的转动，扫描仪得以在145°的角度范围内进行扫描，且扫描仪每次都是从同一起点由右向左逆时针方向以步进预设间隔来完成145°范围的扫描，从而获得以扫描线形式给出的测距数据。

在本发明的另一个实施例中，三维扫描装置还包括：支架和旋转轴，由一个伺服电机进行驱动。控制单元是由单片机为核心的控制***组成。单片机通过RS-422接口和上位机相连接。

单片机用于接受上位机发送的控制指令，控制指令包括但不限于启动扫描、停止扫描、扫描范围设定、扫描速度设定，并将接受到的指令转化为伺服电机的控制信号，再将控制信号发送到伺服电机；单片机还用于向上位机发送当前的俯仰角。在激光扫描仪中还存在测量脉冲发射角度的编码器，在获得扫描点距离的同时，精密时钟控制编码器同步测量每个激光脉冲的水平角度以及俯仰角度。当单片机获取到激光扫描仪当前的俯仰角时，数据采集单元不断地接受到激光扫描仪获得的距离数据以及单片机所获得的俯仰角度数据，将二者同时储存，即可获得目标点的空间位置。

行车搬运装置，用于采集行车位置信息；

本发明中，行车包括：大车运行机构、小车运行机构、起升机构，具体包括：大车、小车、抓斗、驱动电机、PLC、大车变频器、小车变频器、抓斗变频器、位置输入模块、编码器、读码器、PN通讯模块。在本发明的一个实施例中，行车具体如图8所示。

大车用于沿厂房两侧轨道在x方向上移动，小车用于沿着大车上的轨道在y方向上移动，抓斗在驱动电机的控制下沿着钢丝绳在z方向移动。

在本发明中，行车搬运装置包括：行车控制部、位置检测部。

行车控制部通过PLC、大车变频器、小车变频器、抓斗变频器以及PN通讯模块，控制行车全自动运行、遥控半自动运行或者手动操作。位置检测部包括编码器、读码器和位置输入模块。大车、小车、起升和开闭机构都设有位置检测部，位置检测部用于大车、小车位置检测、抓斗开闭角度检测、起升机构的高度检测和定位。

位置检测部还用于将检测到的位置、角度及高度的位置信息通过以太网发送给PLC，PLC将所获得的位置信息通过无线通讯的方式发送到建模装置以及储库管理软件，实现煤场煤料位置的数字化采集。同时PLC还可以接受储库管理***发送的指令信息，并将指令发送到行车控制部，行车控制部按照指令信息以及获得的数据处理装置筛选后的料区抓取点及放置点坐标执行相应的动作。

大车运行机构由电机、联轴器、减速器、制动器、车轮组、弹簧缓冲器等部件组成，其中电机、减速器和制动器设置在主梁两端，并水平放置，有足够的检修空间。弹簧缓冲器是用来减轻大车在运行停止时的撞击。大车在运行过程中采用滑触线式供电方式，沿着大车运行轨道铺设若干条导体，大车上安装了可以从导体上取电的集电器，当大车在移动时，集电器随着起重机同步移动，随时可以从导体上获得电源。

小车运行机构采用集中驱动，包括车轮组、联轴器、减速器、液压推杆制动器、传动轴和电动机等。小车运行极限位置处设置减速、停止行程限位开关。其供电采用扁电缆悬挂形式，进入小车端子箱的电缆必须采用电缆槽铺设。小车具备行程限位开关，另外小车还具备超载限制器，称重数据接入到车上PLC，可以用来限制大车、小车的位置以及抓取的煤料重量。

起升机构由驱动装置组成，通过电动机驱动减速器来带动卷筒转动，其中减速器与卷筒之间用联轴器相联接，卷筒转动带动滑轮组进行动作，从而实现抓斗的升降。抓斗起升与开闭变频器都具有矢量控制和抱闸逻辑控制功能，抓斗开闭卷筒及支持卷筒具备绝对值编码器用于检测放绳长度，并将数据接入PLC，用来检测抓斗的高度及开度，且抓斗具有开闭限位及上、下限位。

在本发明中，每个机构设有限位保护。起重机的各个登机门，设有门限位保护和登机请求，当门打开时，起重机大车机构不能开动，门关闭时延时10秒后恢复工作。在电气柜、端梁、小车上各设有一个带防护罩的红色紧急停止按钮，用于在事故情况下切断起重机的各个机构的动力电源和控制电源。

建模装置，用于根据扫描得到的三维数据构建煤场的三维点云模型；

在本发明中，建模装置具体用于将二维激光扫描仪采集到料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，通过点云预处理、边缘信息处理、点云匹配以及三维模型重建等操作，得到料区及火车车厢的煤料三维点云模型，即煤场的三维点云模型。

在本发明的另一个实施例中，可以根据料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，实时显示当前的大车位置、小车位置、抓斗位置以及扫描范围等参数值。

在本发明又一个实施例中，可以实时重新设置扫描参数，以调整得到现场最佳的三维点云模型。

进一步的，建模装置接受到PLC发送的大车坐标数据、小车位置数据以及激光扫描仪采集到的料区及火车车厢的煤料位置信息，将采集到的料区煤料位置信息通过点云预处理、边缘信息处理、点云匹配以及三维模型重建等步骤后获得料区及火车车厢煤料的三维点云模型。操作人员可以在建模装置上查看当前的大车位置、小车位置、抓斗位置以及扫描范围等参数值，并能够在“参数设置”页面重对一些扫描参数进行设置和更改以便得到现场最佳的三维点云模型。

数据处理装置用于对三维点云模型对应的点云数据，按照预设方法筛选火车抓取点坐标；

本发明中，数据处理装置对三维点云模型对应的点云数据通过预设算法处理，筛选出上料需要的高点坐标、整理料区需要的料区坐标以及卸车时需要的火车坐标。

进一步的，可以按照预设算法进行计算，根据计算结果筛选出上料需要的5个高点坐标、整理料区需要的100个料区坐标以及卸车时需要的10个火车坐标，将筛选出的坐标作为火车抓取点坐标。

举例说明：数据处理装置在接收建模模型发送过来的库区三维坐标，通过算法处理，筛选出上料需要的5个高点坐标、整理料区需要的100个料区坐标以及卸车时需要的10个火车坐标等，并将这些坐标数据发送给行车调度装置。在本发明的另一个实施例中，可以采用预设颜色的点标识抓取点。

行车调度装置，用于根据火车抓取点坐标、煤场的三维点云模型以及当前行车位置信息，分配目标行车，控制目标行车作业。

本发明中，行车调度装置具体用于根据当前行车位置信息和煤料区的三维点云数据，接受请求并发送指令，实现对煤料现场整体统筹规划。当操作人员需要进行手动上料操作时，需要先设定单次上料时两种煤料的斗数及单次清理料口收仓的次数，并选择要进行上料的存放区域，按照所设定的参数对行车下达指令，并将数据处理装置筛选出的上料点坐标发送给行车及PLC，行车就会按照指令对该区域进行上料操作。同样进行整理及卸料操作时，先要选定进行整理及卸料的区域，行车就会按照指令对料区进行整理及卸料操作。当确定煤场没有人以及其他车辆时，操作人员就可以点击“自动运行”按钮，实现行车对煤料的自动上料、卸料及整理操作。

本发明中，用户能够观察到行车在料区运行的相对位置以及抓斗在抓取过程中的状态。行车调度装置可以显示行车在上料、整理及卸料时的抓取点和放置点的三维数据位置，操作人员可以通过坐标信息对行车运行过程进行监测。另外，本发明还可以通过控制行车，对料口进行整理，防止料口堆料过高影响搬运作业，并且行车在运行过程中能够对障碍物进行有效躲避。

在本发明中，行车调度装置还用于在行车过程中采集抓斗晃动值，根据抓斗晃动值计算出行车最佳速度，控制行车按照最佳速度行车，以使得行车平稳到达目标位置，达到防摇的效果。通过控制行车各机构加速度和速度进行行车自动电气防摇。防摇处理能够实现各机构速度闭环控制，控制行车最终平稳到达设定目标位置，当其出现报警或故障时，将报警或故障信息发送给行车PLC。

在本发明另一实施例中，还可以根据库区的实际情况对库区内行车运行、出入库、人员和车辆出入情况，进行重点监控。在库区规划中，将根据放置区域以及行车运行区域布置摄像头的位置、行车的运行，可分为：摄像、传输、监控室3部分。能够有效对现场情况进行监督，避免对工人人身安全造成威胁的情况的发生。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于煤料仓储管理的行车控制方法，其特征在于，包括：

对料区和火车车厢的煤料进行扫描，得到分别得到料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，采集当前行车位置信息；

根据扫描得到的三维数据构建煤场的三维点云模型；

对三维点云模型对应的点云数据，按照预设方法筛选火车抓取点坐标；

根据火车抓取点坐标、煤场的三维点云模型以及当前行车位置信息，分配目标行车，控制目标行车作业。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述对料区和火车车厢的煤料进行扫描，得到分别得到料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，包括：

采用二维激光扫描仪、扫描机械装置及驱动，以及控制单元与数据采集单元，分别对料区的煤料和火车车厢的煤料进行扫描，得到料区的煤料位置信息和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据；

二维激光扫描仪由激光二极管发射出的激光脉冲信号经分光镜分为两路，一路进入光信号接收器，另一路进入旋转的反射镜射向目标并发生散射，其中一部分光反射回光信号接收器，由计时器记录下发射激光脉冲与回波激光脉冲之间的时间间隔，乘以光速即可得到扫描仪到目标点的距离；反射镜的转动，扫描仪得以在145°的角度范围内进行扫描，且扫描仪每次都是从同一起点由右向左逆时针方向以步进预设间隔来完成145°范围的扫描，从而获得以扫描线形式给出的测距数据。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述采集当前行车位置信息，包括：

采集第一行车位置信息和第二行车位置信息。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述根据扫描得到的三维数据构建煤场的三维点云模型，包括：

将料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，通过点云预处理、边缘信息处理、点云匹配以及三维模型重建操作，得到料区及火车车厢的煤料三维点云模型，即煤场的三维点云模型。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

行车搬运装置，用于采集行车位置信息；

行车包括：大车运行机构、小车运行机构、起升机构，具体包括：大车、小车、抓斗、驱动电机、PLC、大车变频器、小车变频器、抓斗变频器、位置输入模块、编码器、读码器、PN通讯模块；

大车用于沿厂房两侧轨道在x方向上移动，小车用于沿着大车上的轨道在y方向上移动，抓斗在驱动电机的控制下沿着钢丝绳在z方向移动；

行车搬运装置包括：行车控制部、位置检测部；

行车控制部通过PLC、大车变频器、小车变频器、抓斗变频器以及PN通讯模块，控制行车全自动运行、遥控半自动运行或者手动操作；位置检测部包括编码器、读码器和位置输入模块；大车、小车、起升和开闭机构都设有位置检测部，位置检测部用于大车、小车位置检测、抓斗开闭角度检测、起升机构的高度检测和定位；

位置检测部还用于将检测到的位置、角度及高度的位置信息通过以太网发送给PLC，PLC将所获得的位置信息通过无线通讯的方式发送到建模装置以及储库管理软件，实现煤场煤料位置的数字化采集；同时PLC还可以接受储库管理***发送的指令信息，并将指令发送到行车控制部，行车控制部按照指令信息以及获得的数据处理装置筛选后的料区抓取点及放置点坐标执行相应的动作；

大车运行机构由电机、联轴器、减速器、制动器、车轮组、弹簧缓冲器部件组成，其中电机、减速器和制动器设置在主梁两端，并水平放置，有足够的检修空间；弹簧缓冲器是用来减轻大车在运行停止时的撞击；大车在运行过程中采用滑触线式供电方式，沿着大车运行轨道铺设若干条导体，大车上安装了可以从导体上取电的集电器，当大车在移动时，集电器随着起重机同步移动，随时可以从导体上获得电源；

小车运行机构采用集中驱动，包括车轮组、联轴器、减速器、液压推杆制动器、传动轴和电动机；小车运行极限位置处设置减速、停止行程限位开关。其供电采用扁电缆悬挂形式，进入小车端子箱的电缆必须采用电缆槽铺设；小车具备行程限位开关，另外小车还具备超载限制器，称重数据接入到车上PLC，可以用来限制大车、小车的位置以及抓取的煤料重量；

起升机构由驱动装置组成，通过电动机驱动减速器来带动卷筒转动，其中减速器与卷筒之间用联轴器相联接，卷筒转动带动滑轮组进行动作，从而实现抓斗的升降；抓斗起升与开闭变频器都具有矢量控制和抱闸逻辑控制功能，抓斗开闭卷筒及支持卷筒具备绝对值编码器用于检测放绳长度，并将数据接入PLC，用来检测抓斗的高度及开度，且抓斗具有开闭限位及上、下限位；

所述方法还包括：根据料区和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据，实时显示当前的大车位置、小车位置、抓斗位置以及扫描范围的参数值。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述对三维点云模型对应的点云数据，按照预设方法筛选火车抓取点坐标，包括：

对三维点云模型对应的点云数据通过预设算法处理，筛选出上料需要的高点坐标、整理料区需要的料区坐标以及卸车时需要的火车坐标。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述方法还包括:在行车过程中，采集抓斗晃动值，根据抓斗晃动值计算出行车最佳速度，控制行车按照最佳速度行车，以使得行车平稳到达目标位置；通过控制行车各机构加速度和速度进行行车自动电气防摇。

8.一种基于煤料仓储管理的行车控制***，其特征在于，包括：

三维扫描装置、行车搬运装置、建模装置、数据处理装置和行车调度装置；

三维扫描装置，用于分别对料区的煤料和火车车厢的煤料进行扫描，得到料区的煤料位置信息和火车车厢的煤料位置信息，以及料区的煤料三维数据和火车车厢的煤料三维数据；

行车搬运装置，用于采集行车位置信息；

建模装置，用于根据扫描得到的三维数据构建煤场的三维点云模型；

数据处理装置，用于对三维点云模型对应的点云数据，按照预设方法筛选火车抓取点坐标；

行车调度装置，用于根据火车抓取点坐标、煤场的三维点云模型以及当前行车位置信息，分配目标行车，控制目标行车作业。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，

所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有程序，所述程序被执行时，能够实现如权利要求1-7任一项所述的方法。

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