一种堆取料机防碰撞控制方法及系统
阅读说明：本技术 一种堆取料机防碰撞控制方法及系统 (Anti-collision control method and system for stacker-reclaimer ) 是由 王玉琳 段继明 刘东明 曲丽丹 段坚 韩成军 杜子兮 范洪达 蒲云雷 于 2020-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种堆取料机防碰撞控制方法及系统,其中方法包括：包括：根据堆取料机的几何特征提炼出包含机械结构的基本几何体,在基本几何体表面生成关键点获取关键点的相对坐标p1；建立堆取料机的防碰撞组合模型,根据该组合模型的组合方式和堆取料机的机械尺寸计算关键点的三维空间世界坐标p2；计算堆取料机经过走行、回转、俯仰动作后的关键点三维空间世界坐标p3,获取防碰撞相关物体表面点在三维空间中的世界坐标Q；计算所有关键点三维空间世界坐标P与防碰撞相关物体表面点在三维空间中的世界坐标Q的空间距离,并获取空间距离最小值；根据空间距离最小值和设定的安全距离进行防碰撞控制。(The invention discloses an anti-collision control method and system for a stacker-reclaimer, wherein the method comprises the following steps: the method comprises the following steps: extracting a basic geometric body containing a mechanical structure according to the geometric characteristics of the stacker-reclaimer, and generating a key point on the surface of the basic geometric body to obtain a relative coordinate p1 of the key point; establishing an anti-collision combined model of the stacker-reclaimer, and calculating a three-dimensional space world coordinate p2 of a key point according to the combination mode of the combined model and the mechanical size of the stacker-reclaimer; calculating a three-dimensional space world coordinate p3 of a key point of the stacker-reclaimer after walking, revolving and pitching actions, and acquiring a world coordinate Q of a surface point of an anti-collision related object in a three-dimensional space; calculating the space distance between the three-dimensional space world coordinate P of all key points and the world coordinate Q of the surface point of the anti-collision related object in the three-dimensional space, and acquiring the minimum value of the space distance; and performing anti-collision control according to the minimum spatial distance and the set safety distance.)
技术领域
本发明涉及堆取料机防碰撞分析技术领域，尤其涉及一种堆取料机防碰撞控制方法及系统。
背景技术
堆取料机又叫做斗轮堆取料机，是一种高效率连续装卸机械，广泛用于散货码头、矿山、电厂等的散料堆场中。
现代化散料堆场中，需多台堆取料机协同作业，由于堆取料机运动范围大，临近协同作业的堆取料机之间、堆取料机与固定构建物之间、堆取料机与料堆之间存在极大的相互碰撞风险，一旦发生碰撞，可能会造成严重的机损及人身伤亡事故，给企业造成巨大的经济损失。传统堆取料机防碰撞控制采取操作人员肉眼观察为主，防碰撞限位开关、钢丝绳限位、微波雷达开关等为辅的方式防止碰撞发生，但此种方式依赖于工人的操作水平及传感器的灵敏度、精度等因素。
随着矿石等原料成本的不断上涨,有效降低人工成本、最大限度改善工作环境、稳定生产率、减少人工干预造成的减产就成为所有散货料场面临的共同课题，实现堆取料机的无人自动化作业可以解决这一课题，而实现堆取料机自动防碰撞控制是其关键技术之一。现有的堆取料机自动防碰撞控制技术主要有两种，平面投影法和三维立体模型法，但是上述两种存在以下缺陷：平面投影法，即将堆取料机悬臂投影到水平面上，再计算平面内两投影的最小距离，此算法虽然简单，但是无法准确地计算堆取料机间的空间最小距离，且浪费了一些有效工作空间，尤其是对同一垛位进行作业时，较大地限制了堆取料机的工作范围，影响堆、取料作业效率。三维立体模型法，即考虑堆取料机悬臂回转、俯仰等因素，建立堆取料机悬臂的三维数学模型，这种方法需要求解多元方程，算法复杂、计算量大，实际应用十分困难。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种堆取料机防碰撞控制方法，具体包括：根据堆取料机的几何特征提炼出包含机械结构的基本几何体，在基本几何体表面生成关键点获取关键点的相对坐标；
建立堆取料机的防碰撞组合模型，根据该组合模型的组合方式和堆取料机的机械尺寸计算关键点的三维空间世界坐标；
计算堆取料机经过走行、回转、俯仰动作后的关键点三维空间世界坐标，获取防碰撞相关物体表面点在三维空间中的世界坐标Q；
计算所有关键点三维空间世界坐标P与防碰撞相关物体表面点在三维空间中的世界坐标Q的空间距离，并获取空间距离最小值；
根据空间距离最小值和设定的安全距离进行防碰撞控制。
进一步的，建立防碰撞组合模型时：以一个基本几何体为根部件，其中根部件包含若干连接结构和一个作为子部件的基本几何体，子部件通过连接结构与根部件相连接，所述子部件作为下一个部件的父部件、包含其相应的连接结构与一个作为子部件的基本几何体，以此关系迭代建立堆取料机防碰撞组合模型。
进一步的，将堆取料机的走行、俯仰、回转动作定义为基本几何体的三维坐标系分别绕其坐标轴的旋转平移运动，其中走行动作简化为基本几何体沿着x轴的平移，回转动作简化为回转部分基本几何绕其z轴的旋转，俯仰动作简化为配重部分基本几何体、悬臂部分基本几何体绕y轴的旋转，其中每个部件上的关键点的三维空间世界坐标p2按照大机走行、俯仰、回转的姿态分别绕其坐标轴进行旋转平移运动、获得堆取料机经过走行、回转、俯仰动作后的关键点三维空间世界坐标p3，即p3＝Tp*Tc*(p2，1)，其中Tp为父部件的旋转平移矩阵，Tc为连接结构的旋转平移矩阵。
进一步的，所述父部件的旋转平移矩阵Tp表示为：
其中x、y、z分别为父部件绕原x轴、y轴、z轴旋转的角度，Δp.x、Δp.y、Δp.z分别为父部件沿x轴、y轴、z轴平移的距离；
固定连接结构默认为不旋转、只平移，其中连接结构的旋转平移矩阵Tc表示为：
其中Δp.x、Δp.y、Δp.z分别为基本几何体沿x轴、y轴、z轴平移的距离。
当根部件与子部件采用轴结构连接时，其中轴连接结构的旋转平移矩阵为：
其中x、y、z分别为子部件坐标系绕父部件坐标系x轴、y轴、z轴旋转的角度，Δp.x、Δp.y、Δp.z分别为子部件坐标系与父部件坐标系沿x轴、y轴、z轴平移的距离。
进一步的，所述关键点的三维空间世界坐标P和关键点与防碰撞相关物体的表面点空间距离DPQ随着堆取料机的动作实时获取。
进一步的，防碰撞控制过程中：设置三级安全距离，当计算距离小于一级安全距离时，发送报警信号；当计算距离小于二级安全距离时，发送减速信号和报警信号；当计算距离小于三级安全距离时，发送停止命令和报警信号。
进一步的，计算所有关键点三维空间世界坐标P与防碰撞相关物体表面点在三维空间中的世界坐标Q的空间距离，并获取空间距离最小值：
其中所有关键点三维空间世界坐标P基于迭代方式获取所有，关键点的相对坐标pn＝Tp(n-1)*Tc(n-1)*(p(n-1)，1)
一种堆取料机防碰撞控制系统，包括：
用于实时采集堆取料机的走行、回转和俯仰姿态数据的堆取料机姿态采集设备；
获取料堆、固定构建物、地面和坝基的三维空间中的世界坐标信息的防碰撞相关物体表面点采集设备；
防碰撞计算服务器，用于生成堆取料机防碰撞组合模型及其关键点三维空间世界坐标，实时读取堆取料机的姿态数据，计算堆取料机经过走行、回转、俯仰动作后的关键点三维空间世界坐标，实时读取防碰撞相关物体的表面点三维数据并计算所有堆取料机关键点三维空间世界坐标与防碰撞相关物体表面点在三维空间中的世界坐标的空间距离，并获取空间距离最小值同时生成防碰撞策略；所述防碰撞计算服务器与防碰撞监控客户端数据通信。
与所述防碰撞计算服务器实时数据通信的堆取料机PLC控制系统，所述堆取料机PLC控制系统接收堆取料机姿态采集设备传送的姿态数据、并与防碰撞计算服务器进行数据和指令交互，将防碰撞计算服务器的控制指令实时下发到堆取料机各机构的驱动装置中、从而自动控制堆取料机进行堆取料作业。
进一步的，所述防碰撞计算服务器包括数据通讯模块、空间距离计算模块和防碰撞策略生成模块；
所述数据通讯模块用于与堆取料机PLC控制系统和防碰撞相关物体表面点采集设备数据通讯；
所述空间距离计算模块用于计算堆取料机经过走行、回转、俯仰动作后与防碰撞相关物体的表面点空间距离最小值；
所述防碰撞策略生成模块根据堆取料机与防碰撞相关物体空间距离的最小值实时生成控制指令并通过数据通讯模块发送到堆取料机PLC控制系统中。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种堆取料机防碰撞控制方法及系统，其中该方法通过实时读取堆取料机的姿态数据，建立堆取料机全结构的防碰撞组合，计算与防碰撞相关物体的最小空间距离，并根据空间最小距离实时进行防碰撞控制，将控制指令发送到堆取料机PLC系统中，实现堆取料机的三维空间防碰撞；本发明通过实时计算本机与同轨的堆取料机、异轨的堆取料机、料堆、固定构建物、地面、坝基等多种工况中的一种或几种的防碰撞，实现全面无死角的防碰撞；因此本发明实现堆取料机的全自动防碰撞，能有效地降低传统作业模式下操作工人在视线盲区、疲劳作业、操作不熟练等情况下发生碰撞的风险，有助于提高堆取料机无人自动化作业的发展。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明方法的流程图；
图2为本发明实施例中取料机防碰撞组合模型继承关系示意图；
图3为本发明实施例中取料机防碰撞组合模型及其关键点示意图；
图4为本发明实施例中堆取料机防碰撞系统功能框图；
图5为本发明实施例2中堆取料机防碰撞控制系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面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：
如图1所示的一种堆取料机防碰撞控制方法，实施例1具体包括如下步骤：
步骤S11：生成基本几何体表面关键点相对坐标，即根据堆取料机的机械尺寸，提炼出可以包络机械结构的基本几何体，在基本几何体表面生成关键点，获取关键点的相对坐标p1。
在该步骤中，根据堆取料机的机械结构，提炼出可以包络机械结构的基本几何体，在图3的优选方案中，本发明实施例将取料机走行部分简化为长方体，回转部分简化为圆柱体，配重部分简化为长方体，悬臂部分简化为长方体，斗轮部分简化为圆柱体，拉杆部分简化为线段。
在基本几何体表面按照设定的精度在基本几何体表面均匀的生成关键点，如精度可根实际情况进行调整，如间隔1米、间隔2米、间隔3米。精度越高对防碰撞计算服务器性能要求越高。在图1的优选方案中，表示出关键点107。基本几何体上的关键点可根据实际工况，进行个别的删除或移动。
根据基本几何体的尺寸及设定的精度，进行差值计算，计算出基本几何体表面关键点的相对坐标p1。
步骤S12：生成堆取料机防碰撞组合模型及其关键点三维空间世界坐标，以一个基本几何体为根部件，根部件包含若干连接结构和一个作为子部件的基本几何体，子部件通过连接结构与根部件相连，其子部件作为下一个部件的父部件，包含其相应的连接结构与一个作为子部件的基本几何体，以此关系迭代建立堆取料机防碰撞组合模型，所述连接结构包括固定连接和轴连接，根据组合模型的组合方式和堆取料机的机械尺寸，计算关键点的三维空间世界坐标p2。
优选的，建立堆取料机组合模型时，可按照机型对代表堆取料机结构的基本几何体进行组合。
优选的，建立堆取料机组合模型时，可根据工况只选择重点防碰撞部分的基本几何体进行组合。
具体的，在上述步骤中，只选择走行部分基本几何体101、回转部分基本几何102、配重部分简化为长方体103、悬臂部分基本几何体104、斗轮部分基本几何体105进行组合建立取料机组合模型，以走行部分基本几何体101为根部件，根部件下包括子部件回转部分基本几何体102和竖直轴连接结构，回转部分基本几何102作为第一父部件，包括子部件配重部分基本几何体103、悬臂部分基本几何体104和水平轴连接结构，悬臂部分基本几何体104作为第二父部件，包括子部件斗轮部分基本几何体105和水平轴连接结构。图2示意了实施例中取料机防碰撞组合模型继承关系。根据组合模型的组合方式和堆取料机的机械尺寸，分别计算每个部件上的关键点的三维空间世界坐标p2。
S13计算堆取料机经过走行、回转、俯仰动作后的关键点三维空间世界坐标p3。
在该步骤中，可以通过堆取料机姿态采集模块获取堆取料的走行距离、俯仰角度、回转角度。
堆取料机的走行动作、俯仰、回转动作简化为基本几何体的平移旋转运动，走行动作简化为基本几何体沿着x轴的平移，回转动作简化为回转部分基本几何102绕其z轴的旋转，俯仰动作简化为配重部分基本几何体103、悬臂部分基本几何体104绕y轴的旋转，每个部件上的关键点的三维空间世界坐标p2按照大机走行、俯仰、回转的姿态分别绕其坐标轴进行旋转平移运动，即可得到计算堆取料机经过走行、回转、俯仰动作后的关键点三维空间世界坐标p3。
首先计算父部件的旋转平移矩阵Tp，父部件的旋转平移矩阵Tp为：
其中x、y、z分别为父部件绕原x轴、y轴、z轴旋转的角度，Δp.x、Δp.y、Δp.z分别为父部件沿x轴、y轴、z轴平移的距离；
再次计算连接结构的旋转平移矩阵Tc：
固定连接结构默认为不旋转，只平移，则固定连接的旋转平移矩阵为：
其中，Δp.x、Δp.y、Δp.z分别为基本几何体沿x轴、y轴、z轴平移的距离；
进一步的，当根部件与子部件采用轴结构连接时，其中轴连接结构的旋转平移矩阵为：
其中x、y、z分别为子部件坐标系绕父部件坐标系x轴、y轴、z轴旋转的角度，Δp.x，Δp.y、Δp.z分别为子部件坐标系与父部件坐标系沿x轴、y轴、z轴平移的距离；
则堆取料机经过走行、回转、俯仰动作后的关键点三维空间世界坐标p3，即p3＝T_p*T_c*(p2，1)；
依次迭代计算下一子部件的关键点空间三维坐标：
pn＝Tn-1*Tn-1*(p(n-1)，1)；
获取防碰撞相关物体表面点在三维空间中的世界坐标Q(X，Y，Z)。
所述防碰撞相关物体包括同轨的堆取料机、异轨的堆取料机、料堆、固定构建物、地面、坝基。
同轨的堆取料机、异轨的堆取料机表面点在三维空间中的世界坐标算法同样采用步骤S11～S12，具体的，异轨的堆取料机只计算悬臂部分基本几何体和斗轮部分基本几何体的表面点三维空间坐标。
固定构建物、地面、坝基的表面点三维空间世界坐标通过现场测绘或激光扫描仪获取，料堆表面点数据可通过激光扫描仪获取。
步骤S14：计算所有关键点三维空间世界坐标P与防碰撞相关物体表面点在三维空间中的世界坐标Q的空间距离，并获取空间距离最小值：
步骤S15根据计算的空间距离最小值及设定的安全距离，进行防碰撞控制；其中关键点的三维空间世界坐标P与关键点与防碰撞相关物体的表面点空间距离DPQ随着堆取料机的动作实时计算；
空间距离最小值即视为本机与防碰撞相关物体之间的最近距离。
优选的，与固定物体的防碰撞控制方法为：设置三级安全距离，当空间距离最小值小于一级安全距离时，发送报警信号；当空间距离最小值小于二级安全距离时，发送减速信号到本机PLC系统中，发送报警信号；当空间距离最小值小于三级安全距离时，发送停止命令到本机PLC系统中，发送报警信号。
优选的，与同轨的堆取料机或异轨的堆取料机的防碰撞控制方法为：设置三级安全距离，当空间距离最小值小于一级安全距离时，发送报警信号；当空间距离最小值小于二级安全距离时，发送减速信号到本机及同轨的堆取料机或异轨的堆取料机的PLC系统中，发送报警信号；当空间距离最小值小于三级安全距离时，发送停止信号到本机及同轨的堆取料机或异轨的堆取料机的PLC系统中，发送报警信号。
优选的，所述堆取料机防碰撞控制方法可同时多线程的进行本机与不同防碰撞相关物体之间的防碰撞。
实施例2
图4示意一个实施例中堆取料机防碰撞系统功能框图，本发明同时公开了一种堆取料机防碰撞控制系统，该系统包括堆取料机姿态采集设备、防碰撞相关物体表面点采集设备、堆取料机PLC控制系统、防碰撞计算服务器，所述系统执行上述任意一项所述方法。
所述堆取料机姿态采集设备(北斗/GPS系统、格雷母线、编码器、倾角仪等)，用于实时采集堆取料机的走行、回转、俯仰姿态数据；
所述防碰撞相关物体表面点采集设备包括三维空间中的世界坐标的采集设备，所述防碰撞相关物体包括料堆、固定构建物、地面、坝基；
所述防碰撞计算服务器用于生成堆取料机防碰撞组合模型及其关键点三维空间世界坐标，实时读取堆取料机的姿态数据，计算堆取料机经过走行、回转、俯仰动作后的关键点三维空间世界坐标，实时读取防碰撞相关物体的表面点三维数据，计算所有堆取料机关键点三维空间世界坐标与防碰撞相关物体表面点在三维空间中的世界坐标的空间距离，并获取空间距离最小值，并生成防碰撞策略；
所述防碰撞计算服务器中搭载堆取料机防碰撞计算软件，该软件包括数据通讯模块、空间距离计算模块、防碰撞策略生成模块和三部分，其中数据通讯模块用于防碰撞计算服务器与堆取料机PLC控制系统、防碰撞相关物体表面点采集模块之间的数据通讯；空间距离计算模块用于计算堆取料机经过走行、回转、俯仰动作后的与防碰撞相关物体的表面点空间距离最小值；防碰撞策略生成模块根据堆取料机与防碰撞相关物体空间距离的最小值，实时生成控制指令，并通过数据通讯模块下发到堆取料机PLC控制系统中。
所述堆取料机PLC控制系统，用于接收堆取料机姿态采集设备的姿态数据，并与防碰撞计算服务器进行数据和指令交互，将防碰撞计算服务器的控制指令实时下发到堆取料机各机构的驱动装置中，自动控制堆取料机进行堆取料作业；
常规堆取料机机械结构主要包括俯仰铰点机构、悬臂机构、回转平台机构、走行机构、配重机构、斗轮机构、检修平台。
图5所示为实施例2中堆取料机防碰撞控制系统结构示意图，防碰撞监控客户端2、防碰撞计算服务器3、以太网交换机4设置在中控室1中，其中防碰撞计算服务器3中搭载堆取料机防碰撞计算软件，该软件包括数据通讯模块、空间距离计算模块、防碰撞策略生成模块和三部分，其中数据通讯模块用于防碰撞计算服务器3与堆取料机PLC控制系统7、防碰撞相关物体表面点采集设备17之间的数据通讯；空间距离计算模块用于计算堆取料机经过走行、回转、俯仰动作后的与防碰撞相关物体的表面点空间距离最小值；防碰撞策略生成模块根据堆取料机与防碰撞相关物体空间距离的最小值，实时生成控制指令，并通过数据通讯模块下发到堆取料机PLC控制系统7中。防碰撞监控客户端2搭载堆取料机防碰撞客户端软件，与防碰撞计算服务器3中的数据通讯模块进行数据交互，用于实时显示堆取料机的运行姿态，显示堆取料机与各个防碰撞相关物体的空间距离，并按照防碰撞策略对堆取料机的运行进行动态报警，并具备防碰撞工况配置、历史记录查询等功能。
堆取料机PLC控制系统7、防碰撞相关物体表面点采集设备17安装在堆取料机本体21上，通过堆取料机机上以太网交换机6、卷筒滑环箱18、电缆卷筒19、地面接线箱20与中控室以太网交换机4通信连接，用于接收堆取料机姿态采集设备16的姿态数据，并与防碰撞计算服务器3进行数据和指令交互，将防碰撞计算服务器3的控制指令实时下发到堆取料机各机构的驱动装置中，自动控制堆取料机进行堆取料作业。防碰撞相关物体表面点采集设备17，用于采集料场内与堆取料机有碰撞风险的相关物体的表面数据，相关物体具体为料堆、坝基、地面、固定构建物等。防碰撞相关物体表面点采集设备17可采用的硬件设备包括三维激光扫描仪、测距雷达、TOF相机等。作为一种较佳的实施方式，采用二维激光扫描仪搭载旋转云台组合而成三维激光扫描仪。
优选地，所述堆取料机机上以太网交换机6与防碰撞相关物体表面点采集设备17之间，还设置数据融合设备15，用于将防碰撞相关物体表面点数据转换为欧几里德坐标空间的料堆三维坐标。
常规堆取料机配置的堆取料机回转编码器10、堆取料机俯仰编码器11或者倾角仪、堆取料机走行编码器13可作为堆取料机姿态采集设备16使用。堆取料机回转编码器10安装在堆取料机回转平台机构，堆取料机俯仰编码器11或者倾角仪安装在堆取料机俯仰铰点机构，堆取料机走行编码器13安装在堆取料机走行机构处，并通过堆取料机PLC控制系统7将堆取料机姿态数据上传到防碰撞计算服务器3。优选的，本实施例中具体使用的设备为电磁式母线采集设备或者北斗/GPS系统作为堆取料机姿态采集设备16使用，堆取料机回转编码器10、堆取料机俯仰编码器11或者倾角仪、堆取料机走行编码器13用于校验。当散料场所不配有顶棚时，采用北斗/GPS系统为姿态采集设备，并配置编码器及倾角仪等设备用于校验。当散料场所配有顶棚时，采用格雷母线等电磁式母线采集设备，并配置编码器及倾角仪等设备用于校验。
实施例3：
图6所示为实施例3中堆取料机防碰撞控制系统结构示意图，该实施例中，可同时第一堆取料机与第二堆取料机、料堆、固定构建物、地面、坝基等多种工况的防碰撞计算，其中第一堆取料机与第二堆取料机可以是在同轨的两台堆取料机，也可以是在相邻轨道的两台堆取料机。防碰撞监控客户端2、防碰撞计算服务器3、以太网交换机4设置在中控室1中，其中防碰撞计算服务器3中搭载堆取料机防碰撞计算软件，该软件包括数据通讯模块、空间距离计算模块、防碰撞策略生成模块和三部分，其中数据通讯模块用于防碰撞计算服务器3与第一堆取料机PLC控制系统112、第一堆取料机防碰撞相关物体表面点采集设备122、第二堆取料机PLC控制系统212、第二堆取料机防碰撞相关物体表面点采集设备222之间的数据通讯；空间距离计算模块用于计算堆取料机经过走行、回转、俯仰动作后的与防碰撞相关物体的表面点空间距离最小值；防碰撞策略生成模块根据堆取料机与防碰撞相关物体空间距离的最小值，实时生成控制指令，并通过数据通讯模块下发到第一堆取料机PLC控制系统112、第二堆取料机PLC控制系统212中。防碰撞监控客户端2搭载堆取料机防碰撞客户端软件，与防碰撞计算服务器3中的数据通讯模块进行数据交互，用于实时显示堆取料机的运行姿态，显示堆取料机与各个防碰撞相关物体的空间距离，并按照防碰撞策略对堆取料机的运行进行动态报警，并具备防碰撞工况配置、历史记录查询等功能。
第一堆取料机PLC控制系统112、第二堆取料机PLC控制系统212、第一堆取料机防碰撞相关物体表面点采集设备122、第二堆取料机防碰撞相关物体表面点采集设备222分别安装在第一堆取料机本体110、第一堆取料机本体110、上，分别通过第一堆取料机机上以太网交换机111、第一堆取料机卷筒滑环箱123、第一堆取料机电缆卷筒124、第一堆取料机地面接线箱125、第二堆取料机机上以太网交换机211、第二堆取料机卷筒滑环箱223、第二堆取料机电缆卷筒224、第二堆取料机地面接线箱225与中控室以太网交换机4通信连接，用于接收第一堆取料机姿态采集设备121、第二堆取料机姿态采集设备221的姿态数据，并与防碰撞计算服务器3进行数据和指令交互，将防碰撞计算服务器3的控制指令实时下发到堆取料机各机构的驱动装置中，自动控制堆取料机进行堆取料作业。第一堆取料机防碰撞相关物体表面点采集设备122、第二堆取料机防碰撞相关物体表面点采集设备222，用于采集料场内与堆取料机有碰撞风险的相关物体的表面数据，相关物体具体为料堆、坝基、地面、固定构建物等。第一堆取料机防碰撞相关物体表面点采集设备122、第二堆取料机防碰撞相关物体表面点采集设备222可采用的硬件设备包括三维激光扫描仪、测距雷达、TOF相机等。作为一种较佳的实施方式，采用二维激光扫描仪搭载旋转云台组合而成三维激光扫描仪。
优选地，所述第一堆取料机机上以太网交换机111与第一堆取料机防碰撞相关物体表面点采集设备122之间、第二堆取料机机上以太网交换机211与第二堆取料机防碰撞相关物体表面点采集设备222之间，还分别设置第一堆取料机数据融合设备120，用于将防碰撞相关物体表面点数据转换为欧几里德坐标空间的三维坐标。
常规堆取料机配置的第一堆取料机回转编码器115、第一堆取料机俯仰编码器116或者倾角仪、第一堆取料机走行编码器118可作为第一堆取料机姿态采集设备121使用，第二堆取料机回转编码器215、第二堆取料机俯仰编码器216或者倾角仪、第二堆取料机走行编码器218可作为第二堆取料机姿态采集设备221使用。第一堆取料机回转编码器115安装在第一堆取料机回转平台机构，第一堆取料机俯仰编码器116或者倾角仪安装在第一堆取料机俯仰铰点机构，第一堆取料机走行编码器118安装在第一堆取料机走行机构处，并通过第一堆取料机PLC控制系统112将第一堆取料机姿态数据上传到防碰撞计算服务器3。第二堆取料机回转编码器215安装在第二堆取料机回转平台机构，第二堆取料机俯仰编码器216或者倾角仪安装在第二堆取料机俯仰铰点机构，第二堆取料机走行编码器218安装在第二堆取料机走行机构处，并通过第二堆取料机PLC控制系统212将第二堆取料机姿态数据上传到防碰撞计算服务器3。优选的，本实施例中具体使用的设备为电磁式母线采集设备或者北斗/GPS系统作为第一堆取料机姿态采集设备121、第二堆取料机姿态采集设备221使用，第一堆取料机回转编码器115、第一堆取料机俯仰编码器116或者倾角仪、第一堆取料机走行编码器118、第二堆取料机回转编码器215、第二堆取料机俯仰编码器216、第二堆取料机走行编码器218用于校验。当散料场所不配有顶棚时，采用北斗/GPS系统为姿态采集设备，并配置编码器及倾角仪等设备用于校验。当散料场所配有顶棚时，采用格雷母线等电磁式母线采集设备，并配置编码器及倾角仪等设备用于校验。
该实施例用于说明可拓展为多台堆取料机防碰撞计算。
进一步的，所述堆取料机为堆料机、取料机、堆取料机、刮板机、推土机任一种。
本发明公开的一种堆取料机防碰撞控制方法，该方法应用于堆场堆取料机设备上，可以实现在无人操作的环境下，在堆取料机自动堆取作业时，不会与相邻料堆、相邻堆取料机、坝基、料场地面及其他机械发生碰撞，最大程度上保证堆取效率及安全。是实现堆取料机智能化的关键技术之一。大幅提高我公司产品市场竞争力，具有很强的增值作用，带来的经济效益不可估量，市场应用前景广阔。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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