本发明涉及无人航车控制技术领域，具体涉及一种无人航车控制系统及其方法。
背景技术：
航车大量用于各行各业重物的起升和搬运，不同行业对航车的要求不用，有的行业对操作人员的操作水平要求高，操作容易出问题，生产效率地下。目前的航车控制系统主要采用半自动控制，在航车操作室远程操作或者遥控器远程操作，在scada系统中监控航车系统。这种控制方式可以把人从航车操作室解放出来，监控航车运行过程中的数据和状态，并对航车运行参数进行设置。现有的航车控制方法无法实现航车的无人化运行，航车对重物的起升和搬运需要人员观察和操作；无法实现多台航车的调度管理，每一台航车需要操作人员去调度管理；航车的任务管理及库区管理无法实现，航车系统安全得不到保障。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种无人航车控制系统，实现了航车的智能化控制、无人化运行，调度准确，提高了航车运行效率。
第一方面，本发明实施例提供的一种无人航车控制系统，包括物料定位子系统、航车调度子系统和航车本体控制子系统，所述物料定位子系统用于采集库区内物料信息，将所述物料信息发送给航车调度子系统，所述物料信息包括物料的外观形状信息和物料的空间位置坐标信息；所述航车调度子系统用于接收并根据物料信息判断作业区域，向相应区域的航车本体控制子系统下发航车作业任务，所述航车任务包括航车作业目标位置及抓取重量信息；所述航车本体控制子系统接收航车任务，并实时获取航车本体的三维坐标信息；根据航车作业目标位置和航车车体的三维坐标信息进行移动和抓取；所述航车调度子系统还用于航车库区物料的管理和生成航车生产报表，所述物料定位子系统和航车本体控制子系统分别与航车调度子系统连接。
可选地，系统还包括航车安全子系统，所述航车安全子系统与航车调度子系统连接，所述航车安全子系统用于检测航车本体的安全距离范围内是否有航车和/或物料信息，并将检测的信息发送给航车调度子系统；所述航车调度子系统还用于接收航车安全子系统检测的信息判断是否有航车和/或物料，若有，则发出报警信号并禁止航车继续往同一方向运动的控制指令；若没有，则发出继续执行当前指令的控制指令。
可选地，所述物料定位子系统包括激光扫描仪和摄像头，所述扫描仪和摄像头分别与航车调度子系统连接，所述激光扫描仪用于扫描物料以获取物料的外观形状信息；所述摄像头用于视频确认物料的空间坐标位置。
可选地，航车本体控制子系统包括航车本体、大车电机、小车电机、升降电机、大车电机编码器、小车电机编码器、升降电机编码器、控制器和抓取机构，所述大车电机编码器与大车电机连接，所述小车电机编码器和小车电机连接，所述升降电机编码器和升降电机连接，所述大车电机、小车电机、升降电机和抓取机构分别与控制器连接。
可选地，航车安全子系统包括激光传感器和距离传感器，所述激光传感器用于检测航车安全距离范围内是否有物料和/或航车；所述距离传感器用于检测多个航车或航车与物料之间的距离；所述激光传感器和距离传感器分别与航车调度子系统连接。
第二方面，本发明实施例提供的一种无人航车系统的控制方法，具体包括以下步骤，
航车调度子系统向物料定位子系统下发物料定位指令；
物料定位子系统接收物料定位指令并采集物料信息，将采集的物料信息发送给航车调度子系统，所述物料信息包括外观形状信息和物料的空间坐标位置信息；
航车调度子系统接收并根据物料信息判断作业区域，向相应区域的航车本体控制子系统下发航车作业任务，所述航车任务包括航车作业目标位置及抓取重量信息；
航车本体控制子系统接收航车任务，并实时获取航车本体的三维坐标信息；根据航车作业目标位置和航车车体的三维坐标信息进行移动和抓取。
可选地，方法还包括航车安全检测步骤具体包括：航车安全子系统检测航车本体的安全距离范围内是否有航车和/或物料信息，并将检测的信息发送给航车调度子系统；航车调度子系统还接收航车安全子系统检测的信息判断是否有航车和/或物料，若有，则发出报警信号并禁止航车继续往同一方向运动。
可选地，物料定位子系统采集物料信息的具体方法包括：
通过激光扫描仪扫描物料以获取物料的外观形状信息；
通过摄像头视频确认物料的空间坐标位置。
可选地，航车本体控制子系统实时获取航车本体的三维坐标信息的的具体方法包括：
采用大车电机编码器采集航车前后方向移动的距离；
采用小车电机编码器采集航车左右方向移动的距离；
采用升降电机编码器采集抓取机构上下移动的距离。
可选地，航车安全子系统包括激光传感器和距离传感器，所述激光传感器用于检测航车安全距离范围内是否有物料；所述距离传感器用于检测多个航车之间的距离；所述激光传感器和距离传感器分别与控制器连接。
本发明的有益效果：
本发明实施例提供的一种无人航车控制系统，通过对物料进行定位，得到物料的三维坐标信息，航车调度子系统根据物料的定位信息判断航车作业区域，向相应区域的航车本体控制子系统下发航车作业任务，航车本体控制子系统实时获取航车本体的三维坐标信息，并根据航车本体的三维坐标信息和作业任务进行移动和抓取，实现航车智能控制、无人化运行。通过获取目标物料的三维坐标位置和航车本体的三维坐标信息，实现航车的准确调度，提高了航车运行效率。
本发明实施例提供的一种无人航车控制系统的控制方法，实现航车智能控制、无人化运行。通过获取目标物料的三维坐标位置和航车本体的三维坐标信息，实现航车的准确调度，提高了航车运行效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明所提供的一种无人航车控制系统第一实施例的原理框图；
图2示出了图1中的航车本体控制子系统的结构示意图；
图3示出了图1中的航车本体控制子系统的原理框图；
图4示出了本发明所提供的一种无人航车控制系统的控制方法的第一实施例的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示，示出了本发明提供的一种无人航车控制系统第一实施例的原理框图，无人航车控制系统包括物料定位子系统1、航车调度子系统2和航车本体控制子系统3，所述物料定位子系统1用于采集库区内物料信息，将所述物料信息发送给航车调度子系统，所述物料信息包括物料的外观形状信息和物料的空间位置坐标信息；所述航车调度子系统2用于接收并根据物料信息判断作业区域，向相应区域的航车本体控制子系统下发航车作业任务，所述航车任务包括航车作业目标位置及抓取重量信息；所述航车本体控制子系统3接收航车任务，并实时获取航车本体的三维坐标信息；根据航车作业目标位置和航车车体的三维坐标信息进行移动和抓取目标；所述航车调度子系统还2用于航车库区物料的管理和生成航车生产报表，所述物料定位子系统和航车本体控制子系统分别与航车调度子系统连接。物料定位子系统1包括激光扫描仪11和摄像头12，所述扫描仪11和摄像头12分别与航车调度子系统2连接，所述激光扫描仪11用于扫描物料以获取物料的外观形状信息；所述摄像头12用于视频确认物料的空间坐标位置。采用激光扫描仪和摄像头对物料的位置进行定位，确保采集的物料位置准确。物料存放在库区中，物料定位子系统采集库区内物料信息，激光扫描仪获取获取物料的外观形状，通过摄像头的视频图像确定物料的空间位置坐标信息，为航车抓取提供三维坐标信息依据。激光扫描仪安装在库区物料上方，在物料上方移动扫描，覆盖整个库区，扫描出来的物料坐标位置与视频图像确认物料的坐标位置进行对比，坐标位置无误后发送给航车调度子系统。航车调度子系统根据物料信息判断作业区域，向相应区域的航车本体控制子系统下发作业任务，航车任务包括航车作业目标位置和抓取物料的重量等信息，航车本体控制子系统接收航车任务，并实时获取航车本体的三维坐标信息，根据航车作业目标位置和航车车体的三维坐标信息进行移动和抓取目标物料，航车调度子系统还监控库区物料状态，生成航车生产报表，航车调度子系统位于航车调度室内。航车调度子系统监控库区物料状态，通过获取物料的坐标和物料的重量实现对物料的管理。
本发明实施例提供的一种无人航车控制系统，通过物料定位子系统对物料进行定位，得到物料的三维坐标信息，航车调度子系统根据物料的定位信息判断航车作业区域，向相应区域的航车本体控制子系统下发航车作业任务，航车本体控制子系统实时获取航车本体的三维坐标信息，并根据航车本体的三维坐标信息和作业任务进行移动和抓取，实现航车智能控制、无人化运行。通过获取目标物料的三维坐标位置和航车本体的三维坐标信息，实现航车的准确调度，提高了航车运行效率。
作为上述技术方案的进一步改进，为了实现航车的安全运行，防止人身安全及设备安全事故的发生，无人航车控制系统还设有航车安全子系统4，航车安全子系统4与航车调度子系统2连接，所述航车安全子系统4用于检测航车本体的安全距离范围内是否有航车和/或物料信息，并将检测的信息发送给航车调度子系统；所述航车调度子系统2还用于接收航车安全子系统检测的信息判断是否有航车和/或物料，若有，则发出报警信号并禁止航车继续往同一方向运动的控制指令；若没有，则发出继续执行当前指令的控制指令。无人航车控制系统设置航车安全子系统，可以检测航车安全距离内是否安全，确保航车安全运行。
作为上述技术方案的进一步改进，如图2、3所示，航车本体控制子系统3包括航车本体、大车电机31、小车电机32、升降电机33、大车电机编码器34、小车电机编码器35、升降电机编码器36、控制器37和抓取机构38，所述大车电机编码器34与大车电机31连接，所述小车电机编码器35和小车电机32连接，所述升降电机编码器36和升降电机33连接，所述大车电机31、小车电机32、升降电机33和抓取机构38分别与控制器37连接。大车电机31驱动航车前后方向移动，小车电机32驱动航车左右方向移动，升降电机33驱动抓取机构38上下移动，大车电机编码器34、小车电机编码器35和升降电机编码器36均为绝对值编码器，编码器测量航车和抓取机构的移动距离，控制器根据大车电机编码器34、小车电机编码器35和升降电机编码器36采集的移动距离数据计算出抓取机构的三维坐标数据。航车安全子系统4包括激光传感器41和距离传感器42，所述激光传感器41用于检测航车安全距离范围内是否有物料和/或航车；所述距离传感器42用于检测多个航车或航车与物料之间的距离；所述激光传感器41和距离传感器42分别与航车调度子系统2连接。激光传感器和距离传感器均设置在航车的两边，距离传感器检测航车与物料之间和/或多个航车之间的距离，激光传感器检测航车两边是否有其他物料和/或航车。当激光传感器检测到航车的安全距离内有物料，航车调度子系统则发出报警信号并禁止航车继续往同一方向运动的控制指令；若没有，则发出继续执行当前指令的控制指令。航车本体控制子系统实时获取航车车体的三维坐标信息，结合距离传感器的检测的信号，航车调度子系统计算出多辆航车之间的距离，确保多辆航车不会发生碰撞，在安全区域内运行。采用激光传感器和距离传感器对航车安全距离内的物料和/或航车进行检测，可以确保航车可以在安全的区域内运行。
如图4所示，示出了本发明实施例提供的一种无人航车系统的控制方法第一实施例的流程图，适用于上述实施例描述的无人航车系统，该控制方法具体包括以下步骤：
s1：航车调度子系统向物料定位子系统下发物料定位指令。
s2：物料定位子系统接收物料定位指令并采集物料信息，将采集的物料信息发送给航车调度子系统，所述物料信息包括外观形状信息和物料的空间坐标位置信息。
具体地，物料定位子系统采集物料信息的具体方法包括：
通过激光扫描仪扫描物料以获取物料的外观形状信息；
通过摄像头视频确认物料的空间坐标位置。
s3：航车调度子系统接收并根据物料信息判断作业区域，向相应区域的航车本体控制子系统下发航车作业任务，所述航车任务包括航车作业目标位置及抓取重量信息；
s4：航车本体控制子系统接收航车任务，并实时获取航车本体的三维坐标信息；根据航车作业目标位置和航车车体的三维坐标信息进行移动和抓取。
具体地，航车本体控制子系统实时获取航车本体的三维坐标信息的的具体方法包括：
采用大车电机编码器采集航车前后方向移动的距离；
采用小车电机编码器采集航车左右方向移动的距离；
采用升降电机编码器采集抓取机构上下移动的距离。
s5：方法还包括航车安全检测步骤具体包括：航车安全子系统检测航车本体的安全距离范围内是否有航车和/或物料信息，并将检测的信息发送给航车调度子系统；航车调度子系统还接收航车安全子系统检测的信息判断是否有航车和/或物料，若有，则发出报警信号并禁止航车继续往同一方向运动。
采用激光扫描仪和摄像头对物料的位置进行定位，确保采集的物料位置准确。物料存放在库区中，物料定位子系统采集库区内物料信息，激光扫描仪获取获取物料的外观形状，通过摄像头的视频图像确定物料的空间位置坐标信息，为航车抓取提供三维坐标信息依据。激光扫描仪安装在库区物料上方，在物料上方移动扫描，覆盖整个库区，扫描出来的物料坐标位置与视频图像确认物料的坐标位置进行对比，坐标位置无误后发送给航车调度子系统。航车调度子系统根据物料信息判断作业区域，向相应区域的航车本体控制子系统下发作业任务，航车任务包括航车作业目标位置和抓取物料的重量等信息，航车本体控制子系统接收航车任务，并实时获取航车本体的三维坐标信息，根据航车作业目标位置和航车车体的三维坐标信息进行移动和抓取目标物料。距离传感器检测航车与物料之间和/或多个航车之间的距离，激光传感器检测航车两边是否有其他物料和/或航车。当激光传感器检测到航车的安全距离内有物料，航车调度子系统则发出报警信号并禁止航车继续往同一方向运动的控制指令；若没有，则发出继续执行当前指令的控制指令。航车本体控制子系统实时获取航车车体的三维坐标信息，结合距离传感器的检测的信号，航车调度系统计算出多辆航车之间的距离，若有，则发出报警信号并禁止航车继续往同一方向运动的控制指令；若没有，则发出继续执行当前指令的控制指令。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。