阅读说明：本技术 一种智能抓斗的多模式工作方法 (Multi-mode working method of intelligent grab bucket ) 是由 成新民 李兵 于 2020-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及颗粒物料处理领域,具体涉及一种智能抓斗的多模式工作方法,包括步骤：S1、建立坐标系,设定抓取边界和堆放边界,所述抓取边界为堆料仓堆料区域,所述堆放边界为卸料仓堆料区域；S2、获取堆料仓图像：通过成像装置扫描获得堆料仓内料堆的网格图形数据,每个网格点记录坐标；根据网格数据提取料堆顶点D的位置坐标若干料堆峰值点Fi坐标；S3、料堆分层：以堆料仓深度方向自下而上进行分层,底层为堆料层、中层为节能清理层、顶层为高速清理层；S4、模式选择：根据控制中心指令选择操作模式,操作模式包括：停机模式、节能模式和高速模式；S5、计算路径：根据模式计算路径；S6、根据计算结果控制抓斗进行移动抓放物料。(The invention relates to the field of particle material processing, in particular to a multi-mode working method of an intelligent grab bucket, which comprises the following steps: s1, establishing a coordinate system, and setting a grabbing boundary and a stacking boundary, wherein the grabbing boundary is a stacking area of a stacking bin, and the stacking boundary is a stacking area of a discharging bin; s2, acquiring a stacking bin image: scanning by an imaging device to obtain grid graphic data of a material pile in the pile bin, and recording coordinates at each grid point; extracting position coordinates of a plurality of stockpile peak point Fi coordinates of a stockpile peak D according to the grid data; s3, layering of the material pile: layering from bottom to top in the depth direction of the stockpiling bin, wherein the bottom layer is a stockpiling layer, the middle layer is an energy-saving cleaning layer, and the top layer is a high-speed cleaning layer; s4, mode selection: selecting an operation mode according to the command of the control center, wherein the operation mode comprises the following steps: a shutdown mode, an energy saving mode, and a high speed mode; s5, calculating a path: calculating a path according to the pattern; and S6, controlling the grab bucket to move to grab and release the materials according to the calculation result.)

一种智能抓斗的多模式工作方法

技术领域

本发明涉及颗粒物料处理领域，具体涉及一种智能抓斗的多模式工作方法。

背景技术

随着经济的快速发展，大量垃圾、废钢、核废料、生物质及其它散装颗粒物需要进行无害化或再利用处理，在处理过程中需要将其通过抓斗起重机装卸到处理设备中，目前普遍采用传统的装卸工艺模式，即人工直接观察物料并采用手动操控抓斗起重机的模式。但传统的装卸模式工作效率低、人工操作劳动强度大，且长时间工作容易造成安全事故。为改变传统的装卸工艺模式、提高智能化程度、装卸效率和安全可靠性，并降低工人劳动强度，国内外许多研究机构与制造厂家越来越重视智能化抓斗起重机的研发。

发明内容

本发明的目的，是为了解决背景技术中的问题，提供一种智能抓斗的多模式工作方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种智能抓斗的多模式工作方法，所述智能抓斗包括，控制抓斗横向移动的大车(功率P1、速度V1)、控制抓斗纵向移动的小车(功率P2、速度V2)和控制抓斗升降的吊机和用于料堆成像的；所述智能抓斗通过成像装置实时获得堆料仓和卸料仓的图像数据，并在控制中心给出的移动路径下行动，其具体步骤包括：

S1、建立坐标系，设定抓取边界和堆放边界，所述抓取边界为堆料仓堆料区域，所述堆放边界为卸料仓堆料区域；

S2、获取堆料仓图像：通过成像装置扫描获得堆料仓内料堆的网格图形数据，每个网格点记录坐标(x，y，z)，其中x为横轴距离、y为纵轴距离、z为高度数据；根据网格数据提取料堆顶点D的位置坐标(xd，yd，zd)，其中zd为料堆顶点高度数据；根据网格数据以及顶点高度选出若干料堆峰值点Fi坐标(xfi，yfi，zfi)，其中0.9*zd≤zfi≤zd，i为自然数；

S3、料堆分层：以堆料仓深度方向自下而上进行分层，底层为堆料层、中层为节能清理层、顶层为高速清理层；

S4、模式选择：根据控制中心指令选择操作模式，操作模式包括：停机模式、节能模式和高速模式；

S5、计算路径：根据步骤S4选择的模式，采用不同的算法计算路径；

S6、路径计算完毕后，根据计算结果控制抓斗进行移动抓放物料。

作为优选，处于停机模式时，大车、小车和吊机均不工作，成像装置设定间隔时间扫描刷新堆料仓图像；处于节能模式和高速模式时，大车、小车和吊机在控制中心控制下沿计算出的路径行动，成像装置在每次结束抓取操作后扫描刷新堆料仓图像，成像装置在每次结束堆放操作后扫描刷新卸料仓图像。

作为优选，节能模式的路径计算方法为：

1、确定堆放点：按料斗大小以及卸料仓大小，预设若干堆放点的坐标(Xt1，Yt1，Zt1)～(Xtn，Ytn，Ztn)并排序，确定当先堆放点坐标为(Xtj，Ytj，Ztj)，j(1≤j≤n)为当前堆放的次数；

2、抓取点选择：从料堆顶点D以及料堆峰值点Fi选取，计算能耗：Wd＝│xd-Xtj│×P1/V1+│yd-Ytj│×P2/V2，WFi＝│xfi-Xtj│×P1/V1+│yfi-Ytj│×P2/V2，比较Wd与所有WFi的大小，选择其中最小值的料堆顶点D或料堆峰值点Fi的坐标，作为抓取点；

3、生成运动路径：运动路径为上述步骤2中抓取点到步骤1中堆放点的移动轨迹。

作为优选，所述高速模式的路径计算方法为：

1、确定堆放点：按料斗大小以及卸料仓大小，预设若干堆放点的坐标(Xt1，Yt1，Zt1)～(Xtn，Ytn，Ztn)并排序，确定当先堆放点坐标为(Xtj，Ytj，Ztj)，j(1≤j≤n)为当前堆放的次数；

2、抓取点选择：从料堆顶点D以及料堆峰值点Fi选取，计算时间：Td＝│xd-Xtj│/V1+│yd-Ytj│/V2，TFi＝│xfi-Xtj│/V1+│yfi-Ytj│/V2，比较Td与所有TFi的大小，选择其中最小值的料堆顶点D或料堆峰值点Fi的坐标，作为抓取点；

3、生成运动路径：运动路径为上述步骤2中抓取点到步骤1中堆放点的移动轨迹。

由于料堆顶点与料堆峰值点的高度相差在10％以内，并且每次堆放点的位置是一样的，故纵向吊机的速度和功耗可以在计算中略去，进而降低控制中心的计算负荷，提高工作效率。

作为优选，所述步骤S4中，模式选取包括自动选取和手动选取；其中自动选取逻辑为：当zd高度小于堆料层高度时，选择停机模式；当zd高度处于节能清理层高度范围时，选择节能模式；当zd高度处于高速清理层高度范围时，选择高速模式。。

作为优选，所述堆料层高度为H/5，所述节能清理层高度为7H/15，所述高速清理层为H/3，H为堆料仓的最大堆料高度。

综上所述，本发明所述的一种智能抓斗的多模式工作方法通过对物料堆不同顶点和峰值点在不同工作模式下，采用不同方式测算，得到符合当前模式的运行路线，实现了根据使用场景智能切换模式的功能。

具体实施方式

以下具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

下面结合以实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

一种智能抓斗的多模式工作方法，所述智能抓斗包括，控制抓斗横向移动的大车(功率P1、速度V1)、控制抓斗纵向移动的小车(功率P2、速度V2)和控制抓斗升降的吊机和用于料堆成像的；所述智能抓斗通过成像装置实时获得堆料仓和卸料仓的图像数据，并在控制中心给出的移动路径下行动，其具体步骤包括：

S1、建立坐标系，设定抓取边界和堆放边界，所述抓取边界为堆料仓堆料区域，所述堆放边界为卸料仓堆料区域；

S2、获取堆料仓图像：通过成像装置扫描获得堆料仓内料堆的网格图形数据，每个网格点记录坐标(x，y，z)，其中x为横轴距离、y为纵轴距离、z为高度数据；根据网格数据提取料堆顶点D的位置坐标(xd，yd，zd)，其中zd为料堆顶点高度数据；根据网格数据以及顶点高度选出若干料堆峰值点Fi坐标(xfi，yfi，zfi)，其中0.9*zd≤zfi≤zd，i为自然数。

S3、料堆分层：以堆料仓深度方向自下而上进行分层，底层为堆料层、中层为节能清理层、顶层为高速清理层,所述堆料层高度为H/5，所述节能清理层高度为7H/15，所述高速清理层为H/3，H为堆料仓的最大堆料高度。

S4、模式选择：根据控制中心指令选择操作模式，操作模式包括：停机模式、节能模式和高速模式。模式选取包括自动选取和手动选取；其中自动选取逻辑为：当zd高度小于堆料层高度时，选择停机模式；当zd高度处于节能清理层高度范围时，选择节能模式；当zd高度处于高速清理层高度范围时，选择高速模式。

处于停机模式时，大车、小车和吊机均不工作，成像装置设定间隔时间扫描刷新堆料仓图像。处于节能模式和高速模式时，大车、小车和吊机在控制中心控制下沿计算出的路径行动，成像装置在每次结束抓取操作后扫描刷新堆料仓图像，成像装置在每次结束堆放操作后扫描刷新卸料仓图像。

S5、计算路径：根据步骤S4选择的模式，采用不同的算法计算路径；

节能模式的路径计算方法为：1、确定堆放点：按料斗大小以及卸料仓大小，预设若干堆放点的坐标(Xt1，Yt1，Zt1)～(Xtn，Ytn，Ztn)并排序，确定当先堆放点坐标为(Xtj，Ytj，Ztj)，j(1≤j≤n)为当前堆放的次数；2、抓取点选择：从料堆顶点D以及料堆峰值点Fi选取，计算能耗：Wd＝│xd-Xtj│×P1/V1+│yd-Ytj│×P2/V2，WFi＝│xfi-Xtj│×P1/V1+│yfi-Ytj│×P2/V2，比较Wd与所有WFi的大小，选择其中最小值的料堆顶点D或料堆峰值点Fi的坐标，作为抓取点；3、生成运动路径：运动路径为上述步骤2中抓取点到步骤1中堆放点的移动轨迹。

高速模式的路径计算方法为：1、确定堆放点：按料斗大小以及卸料仓大小，预设若干堆放点的坐标(Xt1，Yt1，Zt1)～(Xtn，Ytn，Ztn)并排序，确定当先堆放点坐标为(Xtj，Ytj，Ztj)，j(1≤j≤n)为当前堆放的次数；2、抓取点选择：从料堆顶点D以及料堆峰值点Fi选取，计算时间：Td＝│xd-Xtj│/V1+│yd-Ytj│/V2，TFi＝│xfi-Xtj│/V1+│yfi-Ytj│/V2，比较Td与所有TFi的大小，选择其中最小值的料堆顶点D或料堆峰值点Fi的坐标，作为抓取点；3、生成运动路径：运动路径为上述步骤2中抓取点到步骤1中堆放点的移动轨迹。

S6、路径计算完毕后，根据计算结果控制抓斗进行移动抓放物料。