矿石堆取料机的自动堆取作业研究和应用

发布时间：2020-07-31 22:32

【摘要】： 随着自动化控制和通讯技术的不断发展,各行各业自动化程度也越来也高。运输市场激烈的竞争要求企业不断提升自身的综合竞争能力。一方面通过企业流程再造规范管理,另一方面改变传统的工艺模式,提高自动化程度,降低劳动成本,提高企业效率。在这样的背景下,宝钢运输部决定,在马迹山港矿石散货料场中,改变以往人工堆取料作业的做法,引入自动化的手段,实现堆、取料作业全过程的自动化,提高港口的自动化水平。目前国内在矿石堆取料机自动堆取料作业方面尚无实质性研究和应用。在国外少数矿石堆场具备了该项技术,但尚无应用于矿石中转港的先例。开展此方面的研究,对于填补我国在该行业内的空白具有重要意义。料场无人化系统是散货运输行业的一项全新技术,它实现了散货堆场内堆取料机的自动堆、取料作业。本文论述了通过当代先进的工业自动化、检测、测绘、计算机图像图形技术以及通讯技术,实现堆取料机的自动化堆取料作业。在本系统中,利用激光扫描技术,对料堆进行动态实时扫描,并进行仿真处理,形成三维图像及料堆信息数据库。将堆料、取料作业计划自动转化为PLC控制指令,控制堆取料机自动寻址。然后根据设定的数据,如堆形、堆宽、堆高等,进行自动堆料。或者根据指定的料堆,自动寻找料堆切入点,进行自动取料。马迹山港二期料场无人化系统由宝钢分公司运输部牵头研制开发,研发人员克服没有现成模板等困难,将马迹山港多年总结、提炼的堆取料作业先进操作法转化成为计算机语言进行编程,成功开发了综合当代先进的多传感器融合、信息处理、分布式计算、自动化控制及网络通讯等技术的散货堆、取自动化控制系统。该系统实现料场管理、中央控制、堆取料机无人控制的一体化。在中央控制计算机发出的作业计划后,系统根据优化作业模型自动生成作业指令,再根据实时扫描生成的三维模型计算作业关键参数。底层控制系统在作业参数、多传感器的信息基础上,实施智能化控制和反馈,从而实现了堆、取料全自动作业。该系统于2007年10月份投运,并进行为期二个月的功能考核,运行至今系统性能稳定、操作便捷、维护方便、安全高效,并符合功能设计规格书的要求,其结果已经达到了用户预期目标,满足了用户业务需求。软件开发符合验收标准。马迹山港料场散货堆、取无人化技术是宝钢自主集成、技术创新的结果,为马迹山港成为国内首座信息化、数字化、智能化散货码头奠定基础。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH246
【图文】：

扫描方式,数据值

图 4-5 线型平移扫描方式ig.4-5 parallel translation and line scanning mode悬臂的两端，从扫描器获得的数据是以激值和对应的发射角度值。激光获得的数据值（每 0.5 度一个测量点）或 720 个距

示意图,直角坐标,目标位置,示意图

第 32 页图4-6 目标位置直角坐标示意图Fig.4-6 target location in rectangular coordinates为建立料堆的三维模型，需要将其转化成料场坐标系的坐标值。这需要获取堆取料机的当前运动参数值，包括走行、俯仰、回旋编码器的信息。由于激光扫描的刷新频率和获取编码器数据的刷新频率不一致，编码器数据的刷新频率（一般为1024 帧/秒），要大于激光扫描的刷新频率，需要进行数据的时间匹配。匹配的原则是以激光扫描数据的时间为准，用最接近该时间的编码器数据去匹配激光扫描数据。在完成预处理后，根据匹配的数据信息，以及堆取料机的尺寸参数，将测量点坐标从激光传感器坐标下（局部坐标）转换成料场坐标系下（世界坐标系下）。如图 4-7。

坐标变换,镜头,凝水,激光产生

图 4-7 坐标变换Fig.4-7 Coordinate transformation当有雾时，会对激光产生以下影响，镜头凝水，使激光发生度，同时引起信号衰减。对此选用了具有镜头加热功能的激

【引证文献】