阅读说明：本技术 一种抓斗卸船机的远程控制系统 (Remote control system of grab ship unloader ) 是由 沈策 习昊皓 王水明 司军营 王定华 陶杨军 于 2020-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抓斗卸船机的远程控制系统,包括：数据实时采集模块、数据处理控制模块、动态三维显示模块,数据处理控制模块分别与数据实时采集模块和动态三维显示模块连接。数据实时采集模块可实时采集抓斗位置信息、物料轮廓信息和物料位置信息,数据实时采集模块将采集到的信息再反馈给数据处理控制模块,数据处理控制模块可根据收到的信息选取出最佳的取料点和最佳的取料运行路径,然后传输至控制抓斗运行的电控系统以执行抓取任务。与此同时,动态三维显示模块实时动态显示抓卸场景图像,以便于司机观察其工作情况,规避了视野盲区的问题,当出现异常情况时,以便于及时人工干预,进而保证抓卸物料的安全性。(The invention discloses a remote control system of a grab ship unloader, which comprises: the device comprises a data real-time acquisition module, a data processing control module and a dynamic three-dimensional display module, wherein the data processing control module is respectively connected with the data real-time acquisition module and the dynamic three-dimensional display module. The data real-time acquisition module can acquire position information of the grab bucket, material contour information and material position information in real time, the data real-time acquisition module feeds the acquired information back to the data processing control module, and the data processing control module can select an optimal material taking point and an optimal material taking operation path according to the received information and then transmit the optimal material taking point and the optimal material taking operation path to an electric control system for controlling the grab bucket to operate so as to execute a grabbing task. Meanwhile, the dynamic three-dimensional display module dynamically displays the grabbing and unloading scene images in real time, so that a driver can observe the working condition of the driver, the problem of a visual field blind area is avoided, and when an abnormal condition occurs, manual intervention is facilitated in time, and the safety of grabbing and unloading materials is further ensured.)

一种抓斗卸船机的远程控制系统

技术领域

本发明涉及抓斗卸船机技术领域，特别涉及一种抓斗卸船机的远程控制系统。

背景技术

现有的卸船机通常为人工操作，司机位于高空司机室中靠肉眼观察来操控抓斗运行，由于高空环境恶劣、视野受阻以及司机自身状态的影响，使得抓取作业精度不足，容易出现误操作，进而引发安全问题。

因此，目前卸船机逐步引入了全自动控制系统。但是，常规的全自动控制通常为开环控制，未考虑外部环境对设备运行的影响，例如风力、摩擦等因素，因此仍然需要人工介入来选取抓取点，然后系统自动在此基础上进行自动前后补偿实现，但由于物料表面的不规则性，该种卸船方式仍存在局限性。

因此，如何提供一种抓斗卸船机的远程控制系统，以提高自动化水平和卸船安全性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种抓斗卸船机的远程控制系统，能够实现闭环控制，提高自动化水平和卸船的安全性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抓斗卸船机的远程控制系统，包括：

数据实时采集模块，用于获取抓斗位置信息、物料轮廓信息和物料位置信息；

数据处理控制模块，与所述数据实时采集模块连接，用于构建物料的三维轮廓图，以及选取出取料点和取料运行路径，并控制抓斗运行；

动态三维显示模块，与所述数据处理模块连接，用于动态显示抓卸场景图像。

优选地，所述数据实时采集模块包括下位机、双波长脉冲激光器、CCD相机，所述双波长脉冲激光器和所述CCD相机用于获取物料的全息数据，所述下位机用于将所述全息数据传输给所述数据处理控制模块。

优选地，所述数据实时采集模块还包括测距仪，所述测距仪用于测量抓斗的实时位置信息。

优选地，所述数据处理控制模块包括上位机和人工控制面板，所述上位机与所述下位机通讯连接，所述人工控制面板用于操控所述抓斗运行。

优选地，还包括报警模块，所述报警模块用于当所述物料与障碍物之间的间距小于预设间距时发出报警信号。

优选地，还包括和所述报警模块连接的应急制动模块，所述应急制动模块用于当所述报警模块发出报警信号时，关停所述抓斗。

优选地，所述上位机通过5G无线通讯模块与所述下位机连接。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明所提供的一种抓斗卸船机的远程控制系统，包括：数据实时采集模块、数据处理控制模块、动态三维显示模块，数据处理控制模块分别与数据实时采集模块和动态三维显示模块连接。数据实时采集模块可实时采集抓斗位置信息、物料轮廓信息和物料位置信息，数据实时采集模块将采集到的信息再反馈给数据处理控制模块，数据处理控制模块可根据收到的信息选取出最佳的取料点和最佳的取料运行路径，然后传输至控制抓斗运行的电控系统以执行抓取任务。与此同时，动态三维显示模块实时动态显示抓卸场景图像，以便于司机观察其工作情况，规避了视野盲区的问题，当出现异常情况时，以便于及时人工干预，进而保证抓卸物料的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种

具体实施方式

所提供的一种抓斗卸船机的远程控制系统的原理框图；

图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种抓斗卸船机的结构示意图。

附图标记如下：

1为物料，2为抓斗，3为CCD相机，4为双波长脉冲激光器，5为测距仪，6为下位机，7为大车。

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、完整地描述，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。

请参考图1和图2，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种抓斗卸船机的远程控制系统的原理框图。

图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种抓斗卸船机的结构示意图。

本发明实施例所提供的一种抓斗卸船机的远程控制系统，包括：数据实时采集模块、数据处理控制模块、动态三维显示模块，数据处理控制模块分别与数据实时采集模块和动态三维显示模块连接；数据实时采集模块用于获取抓斗位置信息、物料轮廓信息和物料位置信息；数据处理控制模块用于构建物料1的三维轮廓图，以及选取出取料点和取料运行路径，并控制抓斗运行；动态三维显示模块用于动态显示抓卸场景图像。远程控制系统的工作原理如下：

系统启动后，数据处理控制模块发出启动命令，传输至数据实时采集模块，数据实时采集模块可实时采集抓斗位置信息、物料轮廓信息和物料位置信息，数据实时采集模块将采集到的信息再反馈给数据处理控制模块，数据处理控制模块可根据收到的信息选取出最佳的取料点和最佳的取料运行路径，然后传输至控制抓斗2运行的电控系统以执行抓取任务。与此同时，动态三维显示模块实时动态显示抓卸场景图像，以便于司机观察其工作情况，规避了视野盲区的问题，当出现异常情况时，以便于及时人工干预，进而保证抓卸物料的安全性。

具体地，数据实时采集模块包括下位机6、双波长脉冲激光器4、CCD相机3，其中控制抓斗2运行的装置包括吊车、小车和大车7，吊车用于控制抓斗2升降，小车用于控制吊车在水平面内横向移动，大车7用于控制小车在水平面内纵向移动。双波长脉冲激光器4和下位机6均位于大车7的前大梁下，CCD相机3位于抓斗2一侧。双波长脉冲激光器4的波长分别为488nm和514.5nm，双波长脉冲激光器4发出短促激光脉冲后，对下方区域以极小的角度分辨率驻点进行扫描。用波长不同但是倾角相同的平行激光对物料1表面进行扫描，物料1表面和散射光和参考光叠加干涉，产生两幅波长不同的全息图，其光强分布被CCD相机采集，并通过数据采集卡采集后进行模/数转换和量化。大量的测量数据点被采集后，先进行噪声抑制和对比度增强等预处理，转化为三维空间内的点云数据。双波长脉冲激光器4和CCD相机3均通过工业总线与下位机6进行通讯，将其采集的数据传输至下位机6中进行分析处理，得到抓斗2及物料1的全息数据，下位机6将全息数据传输给数据处理控制模块。

此外，数据实时采集模块还包括测距仪5，测距仪5用于测量抓斗2的实时位置信息，测距仪5优选激光测距仪，激光测距仪安装在小车下端，激光测距仪也通过工业总线与下位机6进行通讯。

具体地，数据处理控制模块包括上位机和人工控制面板，上位机与下位机6通讯连接，优选通过5G无线通讯模块进行连接，能够提高通讯效率。上位机通过无线网络从下位机6中得到以层析方式显示的三维物场点云数据，用两步相移法消除干扰项后对+1级衍射光进行重建，为了和实际情形相一致，对全息图进行8位量化(256灰阶)，两个重建像光波场的干涉图即为待测量物料1的轮廓图，完成物料1的三维重构。同时，上位机还接收到抓斗2工作状态信息(包括运动、开闭状态等)，经过算法处理器的计算后规划出最佳的取料点以及取料运行路径，然后系统自动的抓取物料1，具体地电控系统的工控机接收上位机发出的控制指令，然后将其转换成符合通讯协议的字符串并下达指令给各类电机，电机与工控机之间同样采用工业总线连接，其中电机包括但不限于小车电机、大车电机、开闭电机、起升电机、变幅电机以及给料电机。在特殊情况下，例如紧急启停时，司机可通过人工控制面板操控抓斗卸船机运行，此时全自动智能化操控模式停用。

动态三维显示模块的工作原理如下：上位机可以通过计算模拟传统光学全息再现过程，通过数值计算(菲涅尔逆变换)获得原物料的光波场的复振幅分布，将其强度分布在显示器上显示出来，就得到亮度像，而在相位分布也可以在显示出来，得到对比图像，形成了物料1的三维轮廓信息。其中菲涅尔逆变换只需要将菲涅尔衍射公式中h(x,y)中的z变成-z即可。上位机将物料和抓斗信息解析为静态帧信号，按序加载到DMD光调制器中进行光学再现。其静态帧信号高速刷新，人眼即可以看到动态的效果。其中，DMD是一种微电机系统，芯片上排列着十万到百万级别的微米微镜。当DMD通电后，每个微镜都可以独立选择，因此每个微镜都具有开、关和静止三个状态，从而实现对入射光振幅型调制。

进一步地，还包括报警模块，报警模块用于当物料1与障碍物之间的间距小于预设间距时发出报警信号。此外系统实施跟踪抓斗2运行状态及环境情况，当抓斗2运行至需要减速、急停等区域时，报警模块也可发出报警信号。其次，还包括和报警模块连接的应急制动模块，应急制动模块用于当报警模块发出报警信号时，关停抓斗2。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的一种抓斗卸船机的远程控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。