一种钢卷测量定位吊取方法及应用该方法的装置和起重机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及起重机货物测量定位技术，特别涉及起重机钢卷测量定位技术。
【背景技术】
[0002]钢厂钢卷库内一年钢卷出入在几十万吨甚至上百万吨，库区内的周转、倒垛，更加剧了钢卷管理的难度，吊运的准确性有限，作业效率低，起重机地面操作人员及调度人员劳动强度大，长期工作易疲劳。全自动起重机可以良好解决人员的的问题，但其对钢卷的定位及抓取是实现这一目标的关键。现有的自动起重机，均需事先测定并设置好待吊取钢卷的坐标，再操作起重机至指定坐标位置进行吊取，较为不便。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明的一目的在于提供一种无人起重机的钢卷测量定位吊取方法。
[0004]本发明提供一种钢卷测量定位吊取方法，用于无人起重机。起重机上设置有测量起重机初始高度与下方竖直方向最近物体距离的测距仪，测量起重机行进距离的传感器，拍摄起重机初始高度下方图像的拍照装置，计算数据与控制起重机运转的PLC控制器。该方法包括下列步骤:在起重机工作区域的水平面内，以承载待吊取钢卷的载具车头朝向方向为X方向，以垂直X方向的方向为Y方向，以竖直方向为z方向；通过测量计算得到钢卷表面上的采样点的X坐标序列；通过测量计算得到钢卷轴线中心点0在X方向和Z方向的二维坐标(I，ZD);通过拍照，计算得到钢卷轴线中心点0在Y方向的坐标I及钢卷宽度；起重机吊取钢卷。
[0005]在本发明的一个方面，通过测量计算得到钢卷表面上的采样点的X坐标序列的步骤为:起重机沿X方向行进时，通过传感器按一固定频率记录起重机行进位移，并将数据发送至PLC控制器，PLC控制器将起重机沿X方向的行进位移计算转换为钢卷表面上采样点的X坐标，从而得到钢卷表面上采样点的X坐标序列。
[0006]在本发明的一个方面，通过测量计算得到钢卷轴线中心点0在X方向及Z方向的二维坐标(I，ZD)的步骤为:测距仪按所述固定频率测量起重机初始高度与钢卷表面Z方向上的距离，并将数据发送至PLC控制器。PLC控制器将去除收集到的距离数据中数值大于一预定值的部分，将剩余的距离数据，转换为钢卷表面上的采样点的Z坐标，得到一钢卷表面上的采样点的Z坐标序列，将Z坐标序列中的Z坐标与X坐标序列中的X坐标一一对应，形成钢卷表面上的采样点在X方向、Z方向的二维坐标(X，Z)的坐标集合，然后对此坐标集合进行曲线拟合，得到钢卷的近似形状的曲线方程，由该方程计算出近似的钢卷顶点在X方向及z方向的坐标m及钢卷半径，由m和钢卷半径计算得到钢卷轴线中心点0在X方向及Z方向的坐标(x0，z0)。
[0007]在本发明的一个方面，通过测量计算得到钢卷轴线中心点0在X方向及Z方向的二维坐标m的步骤为:测距仪按固定频率测量起重机初始高度与钢卷表面z方向上的距离，并将数据发送至PLC控制器。PLC控制器将去除收集到的距离数据中数值大于一预定值的部分，对剩余的距离数据，将其转换为钢卷表面上采样点的Z坐标，得到一 Z坐标序列，将Z坐标序列中的Z坐标与X坐标序列中的X坐标一一对应，形成钢卷表面上的采样点在X方向、Z方向的二维坐标(X，Z)的坐标集合；记录坐标集合中Z坐标值最大的为钢卷顶点的坐标(Xp Zi)，将钢卷顶点坐标(Xi，Z,)中Z坐标替换为Z坐标序列中的Z坐标的最小值即得到钢卷轴线中心点0在X方向及Z方向的二维坐标(X。，Z。)。
[0008]在本发明的一个方面，预定数值为起重机初始高度至承载钢卷的装置的最高点的距离。
[0009]在本发明的一个方面，通过拍照，计算得到钢卷轴线中心点0在Y方向的坐标Y。及钢卷宽度的步骤为:起重机行进到钢卷轴线中心点0在X方向坐标1位置时启动拍照设备，自起重机初始高度竖直向下拍摄初始高度下方的图像，并将数据发送至PLC控制器，由PLC控制器计算得到钢卷轴线中心点0在Y方向的坐标Y。，及钢卷宽度；
[0010]在本发明的一个方面，起重机吊取钢卷的步骤为:PLC控制器控制起重机吊具移动到钢卷轴线中心点0在X方向和Y方向的坐标(XyYj位置，再控制吊具抓臂张开超过钢卷宽度的宽度，下降并调整吊具至吊具下端抓臂最低端到达前述计算得到的钢卷轴线的水平位置，进行钢卷抓取，起吊。
[0011]本发明还提供一种钢卷测量定位装置，应用于无人起重机，起重机上设置有测量起重机初始高度与下方竖直方向最近物体距离的测距仪，测量起重机行进距离的传感器，拍摄起重机初始高度下方图像的拍照装置，计算数据与控制起重机运转的PLC控制器。该钢卷测量定位装置应用如上所述的钢卷测量定位吊取方法控制起重机对待吊取的钢卷进行测量定位吊取。其包括:采集起重机沿X方向位移数据的位移传感模块、采集起重机初始高度与下方竖直方向最接近物体距离数据的测距模块、采集起重机初始高度下方图像数据的拍照模块、计算数据，控制起重机运行的控制模块。其中位移传感模块、测距模块、拍照模块分别与控制模块连接。
[0012]本发明还提供一种无人起重机，设置有如上所述的钢卷测量定位装置。
[0013]在本发明的一个方面，无人起重机为双轨桥式起重机。
[0014]本发明的有益效果在于起重机主梁行进过程中即完成钢卷坐标的测量，可使起重机边行进边完成对钢卷的测量和吊取，无需提前测量钢卷坐标并输入系统再进行吊取，节约了工序，实现了起重机的全自动操作。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的其中一个实施例的测量定位吊取方法流程图
[0016]图2是应用本发明的其中一个实施例的双轨桥式起重机工作状态中X方向上的视图
[0017]图3是应用本发明的其中一个实施例的双轨桥式起重机工作状态中Y方向上的视图
[0018]其中，附图标记说明如下:
[0019]1.大车轨道
[0020]2.主梁
[0021]3.小车
[0022]4.吊具
[0023]5.火车皮
[0024]6.马鞍座
[0025]7.钢卷
[0026]8.工业相机
[0027]9.激光测距仪
[0028]10.相机镜头视角线
[0029]11.激光测距线
【具体实施方式】
[0030]以下将结合附图通过本发明的具体实施例对本发明发明所提供的技术方案进行详细说明，以供本领域技术人员对本发明进行更明确的了解。需要说明的是，以下实施例所提供的技术方案及说明书附图仅供对本发明进行说明使用，并非用于对本发明加以限制。
[0031]请参阅图1-图3，图1是本发明的其中一个实施例的测量定位吊取方法流程图，图2是应用本发明的其中一个实施例的双轨桥式起重机工作状态中X方向上的示意视图，图3是应用本发明的其中一个实施例的双轨桥式起重机工作状态中Υ方向的示意视图。
[0032]本实施例中，设置有应用本发明的钢卷测量定位吊取方法的钢卷测量定位装置的无人起重机为双轨桥式起重机。本领域技术人员可以理解，本发明所提供的钢卷测量定位吊取方法及钢卷测量定位装置可以被其他类型的无人起重机所应用，并不仅限于本实施例所提供的双轨桥式起重机。
[0033]双轨桥式起重机吊取钢卷的一般情况是，由装有马鞍座6的火车皮5将钢卷运入吊取场所，火车皮5停至指定位置，钢卷7承载于钢卷承载装置马鞍座6上，待由起重机依序吊取至预定位置存放。一般而言，火车皮5停放于指定位置时，火车皮5的车头朝向及整体方向水平上垂直于主梁2，平行于大车轨道1，且火车皮5上装载的钢卷的摆放方向大致平行于主梁2，垂直于大车轨道1。
[0034]本发明定义起重机工作区域中，承载待吊取钢卷的载具车头朝向方向为X方向，以水平垂直X方向为Υ方向，竖直方向为Ζ方向。对于本实施例，定义火车皮5车头朝向方向为X方向(大车轨道1架设方向与其平行)，主梁2架设方向为Υ方向(即水平上垂直于大车轨道1的方向)，竖直方向为Ζ方向。定义起重机吊具的初始位置坐标为(0，0，0)，钢卷7的轴线中心点为0点，坐标为(X。，Υ。，Ζ。)
[0035]本实施例所提供的双轨桥式起重机设置有钢卷测量定位装置，具体请参阅图2及图3，该装置包括:大车轨道1上设置的位移传感器(位移传感模块，图中未示出)，主梁2下端面沿Υ方向前后设置的一激光测距仪9 (测距模块)及一工业相机8 (拍照模块)，即，激光测距仪9和工业相机8具有相同的X坐标。起重机主梁2内部设置的PLC控制器(控制模块)，PLC控制器分别连接位移传感器、激光测距仪9和工业相机8。
[0036]本领域技术人员可以理解，上述钢卷测量定位装置的各个模块的设置位置和方式以及连接关系，可以根据不同的情况做相应调整，本发明并不以此为限。
[0037]本发明提供的双轨桥式起重机，通过钢卷测量定位装置，采用下述方法控制起重机对火车皮5上承载的钢卷进行测量定位，并进行吊取工作:
[0038](1)主梁2沿大车轨道1架设方向(即X方向)行进，大车轨道1上设置有位移传感器，位移传感器按一固定频率记录主梁2的行进位移，并将该行进位移数据发送至PLC控制器，PLC控制器将该连续数据记录并转换为钢卷表面上采样点X方向的坐标值Xx，从而得到一钢卷表面上采样点的X坐标序列。
[0039]上述固定频率本实施例中为每秒一次，本领域技术人员可以理解，根据不同情况可以采用不同的频率，本发明并不以此为限。
[0040](2)主梁2沿大车轨道1架设方向(X方向)行进过程中，激光测距仪9按与步骤
(1)中相同频率测量主梁2下端面(即起重机初始高度)与下方最接近的物体的竖直方向(Z方向)上的距离，并将该竖直方向的距离数据发送至PLC控制器。
[0041](3)PLC控制器去除收集到的距离数据中数值大于一预定值的部分(即，非起重机初始高度与钢卷表面间距离的部分)，对剩余的距离数据，将其转换为钢卷表面上的采样点Z方向的坐标值Zz，从而得到一钢卷表面上的采样点的Z坐标序列。将Z坐标序列中的Z坐标与步骤(1)中得到