阅读说明：本技术 一种用于圆形料场的取料系统及方法 (Material taking system and method for circular stock ground ) 是由 陈陆义 邱立运 于 2020-07-17 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种用于圆形料场的取料系统及方法,所述系统包括：激光扫描装置以及控制单元。所述控制单元被配置为执行以下步骤：获取料堆模型；获取料堆表面的第一个待取区域；将第一个待取区域的边界点作为取料切入点；控制刮板大臂移动至取料切入点；控制刮板大臂从取料切入点开始进行旋转取料；获取取料点对应的位置参数；计算取料点对应的第一回转角度；判断第一回转角度是否超出边界线；如果没有超出,控制刮板大臂继续旋转取料；如果超出,控制刮板大臂减少倾斜角度；控制刮板大臂进行下一个待取区域的旋转取料操作。采用本申请实施例提供的取料系统,能够实现取料自动化,解决了现有人工操作取料机所带来的人员和设备安全问题。(The application provides a material taking system and a method for a circular stock ground, wherein the system comprises: laser scanning device and control unit. The control unit is configured to perform the steps of: obtaining a stock pile model; acquiring a first region to be acquired on the surface of the material pile; taking a boundary point of a first area to be taken as a material taking entry point; controlling the scraper big arm to move to a material taking entry point; controlling a scraper big arm to rotate to take materials from a material taking cut-in point; acquiring position parameters corresponding to the material taking points; calculating a first rotation angle corresponding to the material taking point; judging whether the first rotation angle exceeds the boundary line; if the material is not exceeded, the scraper big arm is controlled to continue to rotate to take the material; if the angle exceeds the preset angle, controlling the scraper big arm to reduce the inclination angle; and controlling the scraper big arm to rotate to take materials in the next area to be taken. Adopt the feeding back system that this application embodiment provided, can realize getting the material automation, solved personnel and the equipment safety problem that current manual operation reclaimer brought.)

一种用于圆形料场的取料系统及方法

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，具体涉及一种用于圆形料场的取料系统及方法。

背景技术

在工业应用中，将散装物进行存储或均化的场所称为料场，目前为了适应环保要求以及节约占地的要求，以圆形料场的形式堆取物料。圆形料场被半球形的煤罐外壳所笼罩，内部的物料呈环状分布，料场中央设置有中心立柱，中心立柱的作用是支撑堆取料机，使得堆取料机能够围绕中心柱旋转来调整堆料位置和取料位置。

参见图1所示的圆形料场所用堆取料机的结构示意图，堆料机1和取料机2分别独立地分布于中心立柱3的一侧，取料和堆料作业时具备两个层次分明的堆料回转机构和取料回转机构，能够实现同时进行堆料和取料作业。其中，取料机2由刮板大臂21以及设置于所述刮板大臂21表面的出料带式输送机22组成。刮板大臂21由横跨在圆形料场的半门架结构所支撑，在半门架结构和刮板大臂21之间设置缆绳，半门架结构通过缆绳牵引刮板大臂21，故这种取料机也称门架式取料机。半门架结构的另外一端支撑在安装于圆形料场的挡墙上部的圆周轨道上，通过台车组实现驱动回转，因此，门架式取料机是通过取料回转机构绕着中心立柱作定心旋转，从而带动刮板大臂21在料场内回转运动。

现有取料机为人工操作，每台取料机至少配备一名操作人员，由操作人员在驾驶室手动操控取料机。然而，人工操作需要操作人员长时间注意力集中，劳动强度大、工作时间长，不利于操作人员的安全。另外，现场还会存在许多干扰因素，比如水雾、粉尘等，导致操作人员的视线受阻，容易发生碰撞等问题，威胁设备安全运行。

发明内容

本申请提供一种用于圆形料场的取料系统及方法，以解决现有技术中，人工操作取料机所带来的人员和设备安全问题。

本申请的第一方面，提供一种用于圆形料场的取料系统，所述圆形料场被半球形的煤罐外壳所笼罩，用于堆放至少一种物料，物料在所述圆形料场内部呈环状分布，不同物料对应不同的料堆区间，所述料堆区间的俯视面近似扇形；所述圆形料场中央设置有中心立柱，所述中心立柱的一侧设置有取料机，所述取料机包括刮板大臂以及设置于中心立柱底部的出料带式输送机，所述刮板大臂的一端固定于中心立柱的底部，另一端通过缆绳被半门架结构所牵引，通过缆绳调节刮板大臂的倾斜角度，通过调整半门架结构的位置来调节刮板大臂的回转角度；所述系统包括：

设置于所述刮板大臂侧面的激光扫描装置，所述激光扫描装置用于向料堆区间发射激光点，并接受料堆区间表面的反射点，以获取料堆区间表面各个反射点的位置参数；

设置于所述中心立柱表面的控制单元，所述控制单元与所述激光扫描装置相连接，用于根据所述料堆区间表面各个反射点的位置参数，控制所述刮板大臂动作，以便所述取料机将料堆区间的物料输送至指定的位置；

所述控制单元被配置为执行以下步骤：

根据激光扫描装置发送的料堆区间表面各个反射点的位置参数，获取料堆模型；

根据所述料堆模型，获取料堆表面的第一个待取区域，所述第一个待取区域为至少两条边界线之间围成的区域，所述边界线为圆形料场的中心点与所述第一个待取区域内的一点连线；

将所述第一个待取区域的边界点作为取料切入点；

控制所述刮板大臂移动至所述取料切入点；

控制所述刮板大臂从所述取料切入点开始进行旋转取料；

将刮板大臂与所述第一个待取区域的接触点作为取料点，获取所述取料点对应的位置参数；

根据所述位置参数，计算所述取料点对应的第一回转角度，所述第一回转角度为圆形料场的中心点与所述取料点的连线在所述圆形料场中的径向角度；

判断所述第一回转角度是否超出所述第一个待取区域的边界线；

如果第一回转角度没有超出所述第一个待取区域的边界线，则控制刮板大臂按照第一预设方向旋转取料；

如果第一回转角度超出所述第一个待取区域的边界线，则按照第一预设数值，控制刮板大臂减少倾斜角度；

控制刮板大臂按照与第一预设方向相反的第二预设方向，进行下一个待取区域的旋转取料操作。

可选的，根据所述料堆模型，获取料堆表面的第一个待取区域的步骤包括：

根据预设的单位回转角度间隔，获取所述料堆区间的山脊线，所述山脊线为每隔单位回转角度下截面的山脊点的连线，其中，所述山脊点为不同回转角度下料堆截面的最高点；

根据以下公式，计算各个所述山脊点对应的倾斜角度γ_θ：

其中，θ为刮板大臂的回转角度，P为山脊点，(P_θ,x,P_θ,y)为山脊点P在平面直角坐标系中的坐标位置，所述平面直角坐标系以料场中心作为坐标原点，以坐标原点到料场的进门口所在位置的连线作为x轴，垂直于x轴方向的直线为y轴，P_θ,z为山脊点P的高度信息；

去除所述山脊点中的低点，其中，将与最高山脊点的倾斜角度差值大于第二预设数值的山脊点作为低点，所述最高山脊点为所述山脊点中倾斜角度的最高值对应的山脊点；

将去除所述低点后剩余的山脊点作为待取山脊点，将所述待取山脊点对应的区域作为所述第一个待取区域。

可选的，控制所述刮板大臂移动至所述取料切入点的步骤包括：

获取所述取料切入点对应的目标倾斜角度以及目标回转角度；

控制所述刮板大臂移动至符合所示目标回转角度的第一位置；

控制所述刮板大臂移动至符合所述目标倾斜角度的第二位置。

可选的，根据所述位置参数，计算所述取料点对应的第一回转角度的步骤包括：

获取所述位置参数中的横坐标数值和纵坐标数值，其中，所述横坐标数值和所述纵坐标数值在平面直角坐标系下所得数值，所述平面直角坐标系以料场中心作为坐标原点，以坐标原点到料场的进门口所在位置的连线作为x轴，垂直于x轴方向的直线为y轴；

根据以下公式计算所述第一回转角度ω：

其中，S_x为取料点S的横坐标数值，S_y为取料点S的纵坐标数值。

可选的，在控制刮板大臂按照与第一预设方向相反的第二预设方向，进行下一个待取区域的旋转取料操作之后的步骤还包括：

根据以下公式计算取料完成后的终止倾斜角度：

其中，V为预计取料量，(i,j)为任意一点Q在平面直角坐标系中的坐标值，0≤i≤n，0≤j≤m，h_i,j为点Q对应的料堆高度，d为点Q到旋转中心点的水平距离，β为点Q对应的终止倾斜角度，▽S为单个像素点代表的面积；

判断当前倾斜角度是否达到所述终止倾斜角度；

如果当前倾斜角度达到所述终止倾斜角度，则在当前倾斜角度下完成取料之后，控制所述刮板大臂停止动作。

可选的，在判断当前倾斜角度是否达到所述终止倾斜角度之后的步骤还包括：

如果当前倾斜角度达到所述终止倾斜角度，计算从取料起始时刻至当前时刻的取料量的实际值；

判断所述取料量的实际值是否大于或等于预计取料量；

如果所述取料量的实际值大于或等于预计取料量，则控制所述刮板大臂停止动作。

本申请的第二方面，提供一种用于圆形料场的取料方法，所述圆形料场被半球形的煤罐外壳所笼罩，用于堆放至少一种物料，物料在所述圆形料场内部呈环状分布，不同物料对应不同的料堆区间，所述料堆区间的俯视面近似扇形；所述圆形料场中央设置有中心立柱，所述中心立柱的一侧设置有取料机，所述取料机包括刮板大臂以及设置于中心立柱底部的出料带式输送机，所述刮板大臂的一端固定于中心立柱的底部，另一端通过缆绳被半门架结构所牵引，通过缆绳调节刮板大臂的倾斜角度，通过调整半门架结构的位置来调节刮板大臂的回转角度；所述取料方法包括以下步骤：

获取料堆区间表面各个反射点的位置参数，计算料堆模型，其中，所述反射点为按照预设间隔选定的位于料堆表面的多个点；

根据所述料堆模型，获取料堆表面的第一个待取区域，所述第一个待取区域为至少两条边界线之间围成的区域，所述边界线为圆形料场的中心点与所述第一个待取区域内的一点连线；

将所述第一个待取区域的边界点作为取料切入点；

控制所述刮板大臂移动至所述取料切入点；

控制所述刮板大臂从所述取料切入点开始进行旋转取料；

将刮板大臂与所述第一个待取区域的接触点作为取料点，获取所述取料点对应的位置参数；

根据所述位置参数，计算所述取料点对应的第一回转角度，所述第一回转角度为圆形料场的中心点与所述取料点的连线在所述圆形料场中的径向角度；

判断所述第一回转角度是否超出所述第一个待取区域的边界线；

如果第一回转角度没有超出所述第一个待取区域的边界线，则控制刮板大臂按照第一预设方向旋转取料；

如果第一回转角度超出所述第一个待取区域的边界线，则按照第一预设数值，控制刮板大臂减少倾斜角度；

控制刮板大臂按照与第一预设方向相反的第二预设方向，进行下一个待取区域的旋转取料操作。

由以上技术方案可知，本申请提供用于圆形料场的取料系统及方法，所述系统包括：设置于所述刮板大臂侧面的激光扫描装置，以及，设置于所述中心立柱表面的控制单元。所述控制单元被配置为执行以下步骤：根据料堆区间表面各个反射点的位置参数，获取料堆模型；根据所述料堆模型，获取料堆表面的第一个待取区域；将所述第一个待取区域的边界点作为取料切入点；控制所述刮板大臂移动至所述取料切入点；控制所述刮板大臂从所述取料切入点开始进行旋转取料；将刮板大臂与所述第一个待取区域的接触点作为取料点，获取所述取料点对应的位置参数；计算所述取料点对应的第一回转角度；判断所述第一回转角度是否超出所述第一个待取区域的边界线；如果没有超出，则控制刮板大臂按照第一预设方向旋转取料；如果超出，则按照第一预设数值，控制刮板大臂减少倾斜角度；控制刮板大臂按照与第一预设方向相反的第二预设方向，进行下一个待取区域的旋转取料操作。采用本申请实施例提供的取料系统，能够实现取料自动化，解决了现有人工操作取料机所带来的人员和设备安全问题。进一步地，相对于人工操作取料机，自动化取料过程能够提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为圆形料场所用堆取料机的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种用于圆形料场的取料系统的场景示意图；

图3为本申请实施例提供的一种用于圆形料场的取料系统中，控制单元的工作流程图；

图4为本申请实施例提供的料堆的截面示意图；

图5为本申请实施例提供的一种用于圆形料场的取料方法的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了解决现有技术中，人工操作取料机所带来的人员和设备安全问题，本申请提供一种用于圆形料场的取料系统及方法。

本申请实施例提供的取料系统用于圆形料场，参见图1所示的结构示意图，所述圆形料场被半球形的煤罐外壳所笼罩，用于堆放至少一种物料，物料在所述圆形料场内部呈环状分布，不同物料对应不同的料堆区间，所述料堆区间的俯视面近似扇形；所述圆形料场中央设置有中心立柱3，所述中心立柱3的一侧设置有取料机2，所述取料机2包括刮板大臂21以及设置于所述刮板大臂21表面的出料带式输送机22，所述刮板大臂21的一端固定于中心立柱3的底部，另一端通过缆绳被半门架结构所牵引，通过缆绳调节刮板大臂21的倾斜角度，通过调整半门架结构的位置来调节刮板大臂21的回转角度。

图2为本申请实施例提供的一种用于圆形料场的取料系统的场景示意图。参见图2，所述取料系统包括：设置于所述刮板大臂21下表面的激光扫描装置4，以及，设置于所述中心立柱3表面的控制单元5。所述激光扫描装置4用于向料堆区间发射激光点，并接受料堆区间表面的反射点，以获取料堆区间表面各个反射点的位置参数；所述控制单元5与所述激光扫描装置4相连接，用于根据所述料堆区间表面各个反射点的位置参数，控制所述刮板大臂动作，以便所述取料机将料堆区间的物料输送至指定的位置。

本申请实施例提供的取料系统中，激光扫描装置4设置于刮板大臂21的下表面，在取料之前，控制刮板大臂21按照一定的速度在料堆上方回转，回转过程中，激光扫描装置4按照特定的频率向料堆表面发射激光，将料堆表面接收激光并反射的点作为反射点，则激光扫描装置4能够获取料堆表面多个反射点的位置参数。

激光扫描装置4完成扫描之后，将获得的数据发送至控制单元5，由控制单元5处理数据，并根据处理的数据，进行一系列计算，以便控制取料机的大机和大臂动作，执行自动取料过程。

图3为本申请实施例提供的一种用于圆形料场的取料系统中，控制单元的工作流程图。

参见图3，本申请实施例中，所述控制单元被配置为执行以下步骤：

步骤101，根据激光扫描装置发送的料堆区间表面各个反射点的位置参数，获取料堆模型。

该步骤中，各个反射点的位置参数包括各个反射点在水平面直角坐标系中的横坐标和纵坐标数据，以及该反射点的高度数据。

根据各个反射点的位置参数，可建立3D模型，该模型即为料堆模型。

步骤102，根据所述料堆模型，获取料堆表面的第一个待取区域，所述第一个待取区域为至少两条边界线之间围成的区域，所述边界线为圆形料场的中心点与所述第一个待取区域内的一点连线。

在圆形料场中，不同物料的料堆呈环状分布，不同物料的料堆的俯视面通常近似为扇形。根据当前取料计划对应的料堆，获取该料堆的角度范围，利用该角度范围标识该料堆，例如(θ_s,θ_e)，其中θ_s和θ_e是料堆在俯视角度下两条边界线在圆形料场中对应的角度。

本申请实施例中，采用分层取料的方式进行取料操作。对于当前取料计划对应的料堆，在步骤101中已经计算出料堆模型，则能够获取料堆的高度、外观等信息。在执行取料操作的过程中，卸料臂的长度是不变的，而倾斜角度和回转角度随着取料位置的变化需要不断变化，通常情况下，在同一层取料操作过程中，倾斜角度不变，只需改变回转角度；在上一层取料操作转向下一层取料操作时，由于卸料臂本身在单位时间内能够运输的物料需要在一个合适的范围内，因此，卸料臂倾斜角度的变化受该范围制约，通常是预先设定的，即倾斜角度的变化程度是预选设定的。

如果将卸料臂执行取料操作时起始的取料区域作为第一个待取区域，在第一个待取区域取料完成之后，按照预先设定的变化程度改变卸料臂的倾斜角度，即可进行下一层取料操作。

在一种可实现的方式中，根据所述料堆模型，获取料堆表面的第一个待取区域的步骤包括：

步骤1021，根据预设的单位回转角度间隔，获取所述料堆区间的山脊线，所述山脊线为每隔单位回转角度下截面的山脊点的连线，其中，所述山脊点为不同回转角度下料堆截面的最高点。

步骤1022，根据以下公式，计算各个所述山脊点对应的倾斜角度γ_θ：

其中，θ为刮板大臂的回转角度，P为山脊点，(P_θ,x,P_θ,y)为山脊点P在平面直角坐标系中的坐标位置，所述平面直角坐标系以料场中心作为坐标原点，以坐标原点到料场的进门口所在位置的连线作为x轴，垂直于x轴方向的直线为y轴，P_θ,z为山脊点P的高度信息。

步骤1023，去除所述山脊点中的低点，其中，将与最高山脊点的倾斜角度差值大于第二预设数值的山脊点作为低点，所述最高山脊点为所述山脊点中倾斜角度的最高值对应的山脊点。

步骤1024，将去除所述低点后剩余的山脊点作为待取山脊点，将所述待取山脊点对应的区域作为所述第一个待取区域。

参见图4所示的料堆的截面示意图，(a)、(b)示出了两种不同情况。假设料堆表面的山脊点数量及分布如图4所示，其中，图4(a)和图4(b)中分别包含了10个山脊点，在图4(a)中，右侧3个山脊点明显低于其他山脊点，根据步骤1022计算各个山脊点的倾斜角度，如果右侧3个山脊点为“低点”，则将右侧3个山脊点去除，剩余的部分作为第一个待取区域。在此情况下，第一个待取区域存在两个边界线，为连续的区域。而图4(b)中，经过一系列计算和判断后，如果位于截面中部的第4点和第5点属于“低点”，则将“低点”去除后，第一个待取区域被低点分成两部分，在此情况下，第一个待取区域会存在四个边界线。进一步地，将第一个待取区域分为第一个待取子区域和第二个待取子区域，在对第一个待取区域进行取料时，分别识别第一个待取子区域和第二个待取子区域的边界线，然后依次对第一个待取子区域和第二个待取子区域进行取料操作。

步骤103，将所述第一个待取区域的边界点作为取料切入点。

在步骤102中，已经确定所述第一个待取区域的边界线，本步骤中，将所述第一待取区域的其中一个边界线上的山脊点作为边界点。

步骤104，控制所述刮板大臂移动至所述取料切入点。

在一种可实现的方式中，控制所述刮板大臂移动至所述取料切入点的步骤包括：

获取所述取料切入点对应的目标倾斜角度以及目标回转角度；

控制所述刮板大臂移动至符合所示目标回转角度的第一位置；

控制所述刮板大臂移动至符合所述目标倾斜角度的第二位置。

步骤105，控制所述刮板大臂从所述取料切入点开始进行旋转取料。

步骤106，将刮板大臂与所述第一个待取区域的接触点作为取料点，获取所述取料点对应的位置参数。

该步骤中，由于刮板大臂在每层取料的过程中，需要不断地旋转，而第一个待取区域或者其他待取区域限定在一个特定的角度范围内，因此，自动执行旋转操作时，控制单元需要判断刮板大臂是否在合适的范围内旋转，判断的目的一方面是要保证刮板大臂能够取到物料，另一方面，是在刮板大臂不能取到物料时，及时调整刮板大臂的位置，以便继续进行取料，避免刮板大臂取空，而降低取料效率。

步骤107，根据所述位置参数，计算所述取料点对应的第一回转角度，所述第一回转角度为圆形料场的中心点与所述取料点的连线在所述圆形料场中的径向角度。

在一种可实现的方式中，根据所述位置参数，计算所述取料点对应的第一回转角度的步骤包括：

步骤1071，获取所述位置参数中的横坐标数值和纵坐标数值，其中，所述横坐标数值和所述纵坐标数值在平面直角坐标系下所得数值，所述平面直角坐标系以料场中心作为坐标原点，以坐标原点到料场的进门口所在位置的连线作为x轴，垂直于x轴方向的直线为y轴；

步骤1072，根据以下公式计算所述第一回转角度ω：

其中，S_x为取料点S的横坐标数值，S_y为取料点S的纵坐标数值。

步骤108，判断所述第一回转角度是否超出所述第一个待取区域的边界线。

该步骤中，如果第一个待取区域存在两条边界线，取料时，刮板大臂从第一个边界线开始旋转，则只需判断第一回转角度是否超出第一个待取区域的另一条边界线对应的回转角度即可。

如果第一个待取区域存在两条以上的边界线，即说明第一个待取区域时不连续的，在此情况下，通常按照同一个方向依次进行子区域的取料操作，例如，将位于最左侧的子区域的左边界线对应的山脊点作为取料切入点，从该点开始进行旋转取料，先判断第一回转角度有没有超出该最左侧的子区域的有边界线对应的回转角度，如果超出，则控制刮板大臂旋转至下一个子区域的边界线处，进行下一个子区域的取料操作，直至完成第一个待取区域中所有子区域的取料操作之后，再进行下一层取料操作。

以上两种情况下，将取料切入点所在的边界线作为起始边界线，将另一条边界线作为目标边界线，起始边界线与目标边界线之间的区域覆盖所述第一个待取区域，则只需判断所述第一回转角度是否超出所述目标边界线，如果没有，则执行步骤109的操作；如果超出，则执行步骤1010的操作。

步骤109，如果第一回转角度没有超出所述第一个待取区域的边界线，则控制刮板大臂按照第一预设方向旋转取料。

步骤1010，如果第一回转角度超出所述第一个待取区域的边界线，则按照第一预设数值，控制刮板大臂减少倾斜角度。

该步骤中，刮板大臂减少的倾斜角度通常是预先设定的。

步骤1011，控制刮板大臂按照与第一预设方向相反的第二预设方向，进行下一个待取区域的旋转取料操作。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供用于圆形料场的取料系统，所述系统包括：设置于所述刮板大臂侧面的激光扫描装置，以及，设置于所述中心立柱表面的控制单元。所述控制单元被配置为执行以下步骤：根据料堆区间表面各个反射点的位置参数，获取料堆模型；根据所述料堆模型，获取料堆表面的第一个待取区域；将所述第一个待取区域的边界点作为取料切入点；控制所述刮板大臂移动至所述取料切入点；控制所述刮板大臂从所述取料切入点开始进行旋转取料；将刮板大臂与所述第一个待取区域的接触点作为取料点，获取所述取料点对应的位置参数；计算所述取料点对应的第一回转角度；判断所述第一回转角度是否超出所述第一个待取区域的边界线；如果没有超出，则控制刮板大臂按照第一预设方向旋转取料；如果超出，则按照第一预设数值，控制刮板大臂减少倾斜角度；控制刮板大臂按照与第一预设方向相反的第二预设方向，进行下一个待取区域的旋转取料操作。采用本申请实施例提供的取料系统，能够实现取料自动化，解决了现有人工操作取料机所带来的人员和设备安全问题。进一步地，相对于人工操作取料机，自动化取料过程能够提高工作效率。

取料操作通常是连续的过程，为了完成取料计划，可预先设定取料时间，例如，取料计计划对应的取料量是500吨，按照现有取料机的取料速度，设定取料时间为60min，即60min能够取料500吨。本申请实施例中，由于采用分层取料的方式，且取料机从上层转移至下层取料时减少的倾斜角度是预先设定的，因此，考虑利用取料计划对应的取料量预估取料完成时的倾斜角度，即终止倾斜角度。具体地，本申请实施例在步骤1011之后，还包括以下步骤：

步骤1012，根据以下公式计算取料完成后的终止倾斜角度：

其中，V为预计取料量，(i,j)为任意一点Q在平面直角坐标系中的坐标值，0≤i≤n，0≤j≤m，h_i,j为点Q对应的料堆高度，d为点Q到旋转中心点的水平距离，β为点Q对应的终止倾斜角度，▽S为单个像素点代表的面积；

步骤1013，判断当前倾斜角度是否达到所述终止倾斜角度；如果是，则执行步骤1014的操作；如果否，则控制取料机继续进行取料操作。

步骤1014，如果当前倾斜角度达到所述终止倾斜角度，则在当前倾斜角度下完成取料之后，控制所述刮板大臂停止动作。

上述实施例中，计算终止倾斜角度的目的是指导何时终止取料操作，为了进一步校验到达终止倾斜角度时，是否已经完成取料计划，本申请实施例还提供以下步骤：

步骤1015，根据以下公式计算取料完成后的终止倾斜角度：

其中，V为预计取料量，(i,j)为任意一点Q在平面直角坐标系中的坐标值，0≤i≤n，0≤j≤m，h_i,j为点Q对应的料堆高度，d为点Q到旋转中心点的水平距离，β为点Q对应的终止倾斜角度，▽S为单个像素点代表的面积；

步骤1016，判断当前倾斜角度是否达到所述终止倾斜角度；如果是，则执行步骤1017的操作；如果否，则控制取料机继续进行取料操作。

步骤1017，如果当前倾斜角度达到所述终止倾斜角度，计算从取料起始时刻至当前时刻的取料量的实际值；

步骤1018，判断所述取料量的实际值是否大于或等于预计取料量；如果是，则执行步骤1019的操作；如果否，则控制取料机进行取料操作。

步骤1019，如果所述取料量的实际值大于或等于预计取料量，则控制所述刮板大臂停止动作。

本申请实施例中，步骤1015至步骤1016的具体操作过程与步骤1012至步骤1013的具体操作过程一致，可相互参照，此处不再赘述。

参照图5所示的工作流程图，本申请实施例提供一种用于圆形料场的取料方法，所述圆形料场被半球形的煤罐外壳所笼罩，用于堆放至少一种物料，物料在所述圆形料场内部呈环状分布，不同物料对应不同的料堆区间，所述料堆区间的俯视面近似扇形；所述圆形料场中央设置有中心立柱，所述中心立柱的一侧设置有取料机，所述取料机包括刮板大臂以及设置于中心立柱底部的出料带式输送机，所述刮板大臂的一端固定于中心立柱的底部，另一端通过缆绳被半门架结构所牵引，通过缆绳调节刮板大臂的倾斜角度，通过调整半门架结构的位置来调节刮板大臂的回转角度；所述取料方法包括以下步骤：

步骤201，获取料堆区间表面各个反射点的位置参数，计算料堆模型，其中，所述反射点为按照预设间隔选定的位于料堆表面的多个点；

步骤202，根据所述料堆模型，获取料堆表面的第一个待取区域，所述第一个待取区域为至少两条边界线之间围成的区域，所述边界线为圆形料场的中心点与所述第一个待取区域内的一点连线；

步骤203，将所述第一个待取区域的边界点作为取料切入点；

步骤204，控制所述刮板大臂移动至所述取料切入点；

步骤205，控制所述刮板大臂从所述取料切入点开始进行旋转取料；

步骤206，将刮板大臂与所述第一个待取区域的接触点作为取料点，获取所述取料点对应的位置参数；

步骤207，根据所述位置参数，计算所述取料点对应的第一回转角度，所述第一回转角度为圆形料场的中心点与所述取料点的连线在所述圆形料场中的径向角度；

步骤208，判断所述第一回转角度是否超出所述第一个待取区域的边界线；

步骤209，如果第一回转角度没有超出所述第一个待取区域的边界线，则控制刮板大臂按照第一预设方向旋转取料；

步骤2010，如果第一回转角度超出所述第一个待取区域的边界线，则按照第一预设数值，控制刮板大臂减少倾斜角度；

步骤2011，控制刮板大臂按照与第一预设方向相反的第二预设方向，进行下一个待取区域的旋转取料操作。

本申请实施例中，料堆区间表面各个反射点的位置参数可由激光扫描装置扫描获得，也可由其他装置测得，此处不作具体限定。本申请实施例提供的方法可由控制单元执行，也可由人工执行，在控制单元执行的情况下，实现了取料过程的自动化，解决了现有人工操作取料机所带来的人员和设备安全问题。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。