[发明专利]一种多斗轮机智能调度控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种多斗轮机智能调度控制方法及系统，属于电子信息技术领域，包括：通过倾角仪、格雷姆线以及编码器获取斗轮机的空间位置信息以及悬臂姿态；通过激光扫描仪获取料堆的表面结构数据，通过多重空间变量转置算法建立料堆三维模型；通过斗轮机的物理模型建立简化的碰撞体积区块，通过分离线理论对斗轮机之间的运动干涉进行检查；建立斗轮机三自由度构型空间，将料堆信息和斗轮机位置姿态信息引入构型空间，采用启发式寻路算法计算最优调度路线；实现了多台斗轮机的智能调度控制，避免斗轮机和料堆及斗轮机之间的碰撞风险，提高了调度效率，克服了斗轮机无法自动运行调度的难题，调度时间大幅缩短，运行安全稳定。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，更具体地，涉及一种多斗轮机智能调度控制方法及系统。

背景技术

斗轮堆取料机是一种高效率连续装卸机械，主要用于大型散装堆场的堆料和取料作业任务。斗轮堆取料机一般由斗轮机构、回转机构、带式输送机、俯仰与运行机构组成，斗轮机构和带式输送机正向运行，同时调整回转和俯仰可完成取料作业任务，斗轮机带式输送机反向运行，同时调整回转等姿态可完成堆料任务。在执行两个任务的间隙，需要对斗轮机进行调度，从一个作业料堆位置移动到另一个作业料堆位置，在调度的过程中，可能会遇到斗轮机和料堆之间的运动干涉，或者是多台斗轮机之间的运动干涉，如果发生碰撞事故，会直接导致物料断供以及经济损失。

目前国内钢铁企业的斗轮堆取料机调度控制普遍采用现场人工手动或者是远程人工手动操作，需要操作人员在调度过程中时刻关注斗轮机的位置和姿态，有时还需停下多角度观察是否能避免碰撞，导致效率不高且容易出现斗轮机碰撞事故影响生产。

综上所述，研发多斗轮机智能调度控制，以使得斗轮机自动化主动避障调度，从而减少碰撞事故，保证卸料和供料的稳定性是进一步提高斗轮机系统运行效率的关键环节，同时也是斗轮机全自动化改造的基础技术。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种多斗轮机智能调度控制方法及系统，可以解决斗轮机在任务之间的位置和姿态自动调度，主动避开障碍物且走较优路径，以提高斗轮机系统的安全性和运行效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多斗轮机智能调度控制方法，包括：

斗轮机位置姿态精确定位：通过安装在斗轮机上的倾角仪、格雷姆线以及编码器等传感设备，获取每一台斗轮机在空间中的位置信息以及悬臂的俯仰角度和回转角度姿态信息；

料堆三维模型建立：通过激光扫描仪设备获取料堆的表面结构数据，通过多重空间变量转置算法建立料堆的三维模型，并计算出阻挡空间，获得斗轮机与料堆非干涉的可行范围；

多斗轮机运动干涉检测：通过斗轮机的物理模型建立简化的碰撞检测体积区块，通过分离线理论对斗轮机之间的运动干涉进行检查，计算出碰撞情况的区域空间；

自主寻路控制：建立斗轮机三自由度的构型空间，将料堆阻挡空间转换引入构型空间，将斗轮机运动碰撞情况的区域空间转换引入构型空间，基于每一台斗轮机在空间中的位置信息以及悬臂的俯仰角度和回转角度姿态信息，在构型空间中利用自主寻路算法计算最优避障路径。

在一些可选的实施方案中，所述通过激光扫描仪设备获取料堆的表面结构数据，通过多重空间变量转置算法建立料堆的三维模型，包括：

在现场测定每台斗轮机上激光扫描仪的精确安装位置和姿态角度数据，然后精确校准各个斗轮机的格雷姆线、编码器和倾角仪；

对激光扫描仪的原始数据经过三角重构算法以及多重空间变换算法，生成原始点云数据，再经过点云数据多重滤波技术以及栅格化压缩算法得到轻量化的料堆点云模型，将多台激光扫描仪的扫描数据通过栅格化更新的方法进行融合处理，实现多台扫描仪同时更新点云数据，得到最终更新后的料堆三维模型。