[发明专利]一种刮板取料机智能控制系统及方法

权利要求书

1.一种刮板取料机智能控制方法，其特征在于，具体步骤包括：

料堆三维模型建立:通过3D激光扫描仪得到料堆的外轮廓数据，通过三角重构算法建立料堆的三维模型,并提取三维模型中料堆的最高点曲线和底边边缘曲线，计算料堆坡度角、料堆体积参数；

平料过程智能控制:根据最高点曲线和底边边缘曲线设置刮板取料机进行平料的刮板倾斜角、平料起点和平料终点，C型料场由多个料格组成，平料过程是将每个料格内料堆平整到适合取料的形状，首先提取料格内料堆沿取料机运行方向上的最高点组成的曲线，判断料格内有几个料堆堆尖，然后寻找每个料堆尖的最高点，计算每个料堆尖最高点处料堆的坡度角，根据坡度角和刮板取料机每次的刮板倾斜角，计算确定取料机运行的起点和终点，料堆模型实时更新，刮板取料机运行一个周期后，重新计算得到取料机运行的起点和终点，同时对料堆的底部边缘实时检测，当料堆底部边缘到达料格边缘时，自动停止平料；

取料过程智能控制：根据料堆坡度角、料堆体积设置刮板取料机进行取料的取料流量、取料机俯仰角度、取料起点和取料终点，根据料堆坡度角、料堆体积计算每次取料流量设定值、取料机俯仰角的设定值，根据料格内料堆的三维模型和设定取料的流量计算每层的取料起点和取料终点。

2.如权利要求1所述的刮板取料机智能控制方法，其特征在于，根据三维模型编制特征点和边缘提取算法，提取料堆的最高点曲线和底边边缘曲线，计算料堆坡度角、料堆体积参数，并在刮料过程中实时更新数据。

3.如权利要求1所述的刮板取料机智能控制方法，其特征在于，建立料堆的三维模型的具体步骤为：

建立料场的仿真模型；通过三角函数计算，确定激光扫描仪的安装位置；

扫描仪随刮板取料机运行，扫描得到料场所有料堆的外轮廓数据；通过扫描仪解析得到料堆外轮廓点云的三维坐标值参数；

结合编码数据，对点云数据叠加处理，去除重叠点；对数据进行轻量化和降噪处理；

点云数据三角重构算法建立料堆三维显示模型；通过算法提取料堆特征值和边缘曲线数据。

4.如权利要求1所述的刮板取料机智能控制方法，其特征在于，平料过程智能控制具体步骤包括：

提取料格内的料堆沿刮料取料机运动方向的最高点曲线；

确定料格内的料堆堆尖的数量；

计算每个料堆堆尖最高点处料堆堆料格边缘的坡度角；

根据料堆的最高点和刮料取料机倾角的变化值，确定取料机一次运动的平料起点和平料终点；提取建立料堆的底面边缘曲线并得到距离料格边缘的最小距离；

判断料堆的底部边缘是否到达料格边缘；如果到达料格边缘则平料结束；如果没有到达料格边缘，根据实时更新的料堆模型重新确定取料机一次运行的平料起点和平料终点。

5.如权利要求1所述的刮板取料机智能控制方法，其特征在于，取料过程智能控制具体步骤包括：

接收下游生产环节的取料任务；

通过自动寻优算法找到最佳取料料堆；

根据料堆坡度角、料堆体积计算每次取料流量设定值和取料机俯仰角的设定值；根据料格内料堆的三维模型和设定取料的流量计算每层的取料起点和取料终点；

累积计算取料量；

判断取料量是否到达设定值；如果没有，根据实时更新得到的料堆模型重新计算每层的取料起点和取料终点；如果到达设定值则结束取料。

6.一种采用如权利要求1-5任一所述刮板取料机智能控制方法的控制系统，其特征在于，包括主控制器，和与主控制器连接的数据采集模块，通讯模块和刮板取料机；

数据采集模块包括3D激光扫描仪，3D激光扫描仪安装在刮板取料机大臂上，随刮板取料机移动刮板；

3D激光扫描仪将采集的数据通过通讯模块传输至主控制器；

主控制器将采集的数据处理后生成控制信号，控制刮料机的动作。

7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述通讯模块包括光纤传输线路和无线传输线路，当其中一条故障时可以选择另一条线路进行通讯。