[发明专利]堆料检测控制方法及系统

权利要求书

1.一种堆料检测控制方法，该方法包括以下步骤：

1)利用激光扫描仪对料堆和从堆料机的抛料滚筒抛出的料流进行激光扫描；

2)实时采集扫描数据；

3)实时从控制所述堆料机的PLC读取所述PLC的状态数据；

4)对所述扫描数据进行解码并结合所述PLC的状态数据建立关于料堆和从堆料机的抛料滚筒抛出的料流的点的空间坐标；

5)在空间坐标中分离料堆和从所述堆料机的抛料滚筒抛出的料流的轮廓；

6)利用料堆的轮廓来识别料堆的波峰；

7)计算所述堆料机的大臂上的抛料滚筒与料堆的波峰之间的距离，并根据计算结果向所述PLC发送对所述堆料机的控制指令；

8)所述PLC根据接收到的控制指令来所述堆料机的操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

在所述步骤1)中，所述激光扫描仪为二维激光扫描仪，并且所述激光扫描仪的扫描平面位于从抛料滚筒抛出的料流所在的平面上。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述状态数据包括堆料机大臂俯仰角度，以及以下各项中的至少一者：堆料机的行走位置、堆料机大臂回转角度、滚筒高度和悬臂皮带机状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，

在所述步骤4)中，通过ASCII码转换机制将所述扫描数据转换成十进制码以进行解码，并从转换后的十进制码中提取以所述激光扫描仪所在点为原点、以堆料机大臂的延伸方向为极轴的料堆和抛出的料流的轮廓上各点的极坐标数据，然后使所提取的各点的极坐标数据的极角减去所述堆料机大臂俯仰角度，得到以所述激光扫描仪所在点为原点、以水平方向为极轴的料堆和抛出的料流的轮廓上各点的极坐标数据，最后将所得到的各点的极坐标数据转换成以所述激光扫描仪所在点为原点以水平方向为x轴、以竖直方向为y轴的直角坐标数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，

在步骤4)中，在得到以所述激光扫描仪所在点为原点、以水平方向为极轴的料堆和抛出的料流的轮廓上各点的极坐标数据之后，以及在将所得到的各点的极坐标数据转换成直角坐标数据之前，先通过中值滤波算法对所述各点的极坐标数据进行滤波。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，

在步骤4)中，在得到以所述激光扫描仪所在点为原点、以水平方向为极轴的料堆和抛出的料流的轮廓上各点的极坐标数据之后，以及在将所得到的所述各点的极坐标数据转换成直角坐标数据之前，先通过拟合算法对丢失的点的极坐标数据进行数据补齐。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，

在步骤5)中，通过以下步骤来分离料堆和从所述堆料机的抛料滚筒抛出的料流的轮廓：

对料堆和抛出的料流的轮廓上的相邻两个点的直角坐标进行一次求导：Y’＝(y2-y1)/(x2-x1)，其中x1和x2分别为相邻两个点的横坐标，y1和y2分别为相邻两个点的纵坐标，Y’为一次导数；

再对Y’进行二次求导：Y”＝(Y’2-Y’1)/(x2-x1)，Y”为二次导数；

重复上述两步，依次对料堆和抛出的料流的轮廓上的所有点进行二次求导，并记录二次导数Y”为零的点；

如果某点的二次导数前后相邻两点的导数符号相反且该点二次导数为零，则判断该点为抛出的料流和料堆相交的拐点A(x_a，y_a)；

横坐标x小于该拐点A的横坐标x_a的所有点构成的轮廓为从堆料机的抛料滚筒抛出的料流，横坐标x大于该拐点A的横坐标x_a的所有点构成的轮廓为料堆的轮廓。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，

在步骤6)中，通过以下步骤来识别所述料堆的波峰：

对分离出的料堆轮廓上的各点的直角坐标(x，y)进行一次求导：Y’＝(y2-y1)/(x2-x1)，其中x1和x2分别为相邻两个点的横坐标，y1和y2分别为相邻两个点的纵坐标，Y’为一次导数；

记录一次导数Y’为零的点，然后对一次导数Y’为零的点的纵坐标y进行比较，确定y值最大的点为料堆的波峰点B(x_b，y_b)。