一种库区底层钢卷外径测算方法与流程

1.本发明涉及钢卷测量技术领域，特别是涉及一种库区底层钢卷外径测算方法。


背景技术：

2.钢铁行业储物流已进入智能化发展阶段，尤其是标准化程度较高的成品钢卷仓库在无人化、智能化方面的应用越来越广泛。钢卷仓库的库位信息一般由智能仓储系统进行维护和更新，为提高库区钢卷尺寸、位置坐标的精准性，一般采用激光扫描识别技术获取钢卷尺寸和在库区的位置坐标。不过，钢卷在两层堆放的情况下，底层钢卷被上层钢卷遮挡，导致底层钢卷三维点云数据的曲面特征信息锐减，使激光扫描识别得到的钢卷外径与实际的钢卷外径产生较大误差，进而影响钢卷位置坐标精度，增加无人桥式起重机吊具自动夹取失败以及钢卷勾翻、滑落等潜在风险。因此，需要一种库区底层钢卷外径测算方法，弥补激光扫描识别技术对底层钢卷识别的不足，保障无人桥式起重机作业安全。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种库区底层钢卷外径测算方法，用于解决现有技术中钢卷堆放时，激光扫描识别得到的底层钢卷外径出现较大误差，增加了起重机转移钢卷时存在的风险的问题。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种库区底层钢卷外径测算方法，包括以下步骤：
5.在库区以钢卷轴线方向为y，竖直方向为z，按照右手准则建立三维直角坐标系，库区内的钢卷在xoz平面上投影，获取上层钢卷外径r1、圆心点q坐标(x1，z1)；
6.测得库区内底层钢卷圆心点p在x轴上的坐标x，并测得库区内鞍座的尺寸数据，所述鞍座的尺寸数据包括鞍座挡板与鞍座底板的夹角θ以及点e与鞍座底板中心点f之间的长度d，所述点e为鞍座挡板与地面的相交点；
7.设定底层钢卷外径为r，计算圆心点p在z方向的坐标z，z的计算公式如式(ⅰ)所示：
8.z＝r+r
×
tanθ/2
×
tanθ-d
×
tanθ
ꢀꢀ
式(ⅰ)；
9.根据式(ⅱ)计算底层钢卷外径r，所述式(ⅱ)如下所示：
10.(x-x1)2+(z-z1)2＝(r+r1)2ꢀꢀ
式(ⅱ)。
11.可选地，所述鞍座具有两个鞍座挡板，两个鞍座挡板的延长线相交于点d，底层钢卷与鞍座挡板相切于点a，底层钢卷的底端与水平面相切于点b，底层钢卷的底端的水平切线与ad相交于点c，
△
apc与
△
bpc全等，pc为∠apb的角平分线，且∠apb＝∠fed，∠fed的角度与夹角θ相同，得到∠bpc为θ/2，根据三角函数关系，计算线段bc、bd和df的长度，再计算线段bf的长度l
bf
以及底层钢卷圆心点p在z轴上的坐标z。
12.可选地，库区内，上层钢卷与底层钢卷相切，上层钢卷外径与底层钢卷外径之和等于圆心点q与圆心点p之间的长度。
13.如上所述，本发明的一种库区底层钢卷外径测算方法，具有以下有益效果：
14.本发明中，基于库区内鞍座的位点是固定的，也基于库区内上层钢卷与底层钢卷的相切关系，应用三角函数关系，以及结合激光扫描识别技术获取到的上层钢卷尺寸、位置坐标信息，实现库区底层钢卷外径的精准测算，弥补激光扫描识别技术对底层钢卷识别的不足，消除了钢卷尺寸或位置坐标误差引起的无人桥式起重机吊具自动夹取失败以及钢卷勾翻、滑落等潜在风险，提高了无人桥式起重机作业安全性。
附图说明
15.图1显示为本发明实施例中一种库区底层钢卷外径测算方法的测算原理图；
16.图2显示为本发明实施例中一种库区底层钢卷外径测算方法的流程图。
具体实施方式
17.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行具体的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
18.实施例
19.如图1和图2所示，本实施例提供一种库区底层钢卷外径测算方法，包括以下步骤：
20.s1、建立三维直角坐标系：在库区以钢卷轴线方向为y，竖直方向为z，按照右手准则建立三维直角坐标系，库区内两层钢卷堆放，本实施例中，两层钢卷分为上层钢卷和底层钢卷，堆放的钢卷在xoz平面上进行投影，如图1所示，上层钢卷和底层钢卷相切(堆放关系导致上层钢卷和底层钢卷相切)。鞍座包括鞍座挡板和鞍座底板，每个鞍座的鞍座挡板的数量为两个，两个鞍座挡板的延长线相交于点d，底层钢卷与鞍座挡板相切于点a，底层钢卷的底端与水平面相切于点b，底层钢卷的底端的水平切线与ad相交于点c，鞍座挡板与地面的相交点为点e，鞍座底板中心点为点f。
21.s2、获取上层钢卷外径、圆心点坐标：通过激光扫描识别技术获取库区内钢卷堆放区域的三维点云数据，对三维点云数据进行过滤、分割、特征提取、曲面拟合等处理，并在xoz平面上进行投影，获取上层钢卷外径r1、圆心点q坐标(x1，z1)。
22.s3、测得库区内鞍座的尺寸数据和底层钢卷的圆心点在x方向的坐标：由于鞍座在库区内的位置是固定的，因此，可以通过测量获得底层钢卷的圆心点p在x方向的坐标为x，也可以通过测量获得鞍座挡板与鞍座底板的夹角θ以及点e与鞍座底板中心点f之间的长度d(即线段ef的长度l
ef
为d)。其中，测量方式可以是在确定三维直角坐标系的原点o后进行手动测量，也可以是在确定三维直角坐标系的原点o后，利用激光扫描识别技术获取原点o与临近鞍座底板中心点f之间的距离，再加上相应的相邻两个鞍座底板中心点f之间的距离的倍数即可获得底层钢卷圆心p在x方向的坐标x。
23.s4、计算底层钢卷的圆心点在z方向的坐标：由于
△
apc的pa边与
△
bpc的pb边相
等，
△
apc与
△
bpc共用pc边，且∠pac与∠pbc均为直角，因此
△
apc与
△
bpc全等，也就是说，pc是∠apb的角平分线，∠bpc为1/2∠apb，而∠apb＝∠fed，∠fed的角度与夹角θ相同，因此，∠bpc为θ/2。另外，由于线段ef与线段bc平行，因此，∠bcd＝∠def，即∠bcd和∠def的角度均与夹角θ相同。
24.设定底层钢卷的外径为r，根据三角函数关系，计算线段bc的长度l
bc
，l
bc
的计算公式如式(1)所示：
25.l
bc
＝r
×
tanθ/2
ꢀꢀ
式(1)。
26.由l
bc
和∠bcd计算线段bd的长度l
bd
，l
bd
的计算公式如式(2)所示：
27.l
bd
＝l
bc
×
tanθ＝r
×
tanθ/2
×
tanθ
ꢀꢀ
式(2)。
28.由d和∠def计算线段df的长度l
df
，l
df
的计算公式如式(3)所示：
29.l
df
＝d
×
tanθ
ꢀꢀ
式(3)。
30.由l
bd
和l
df
计算线段bf的长度l
bf
，l
bf
的计算公式如式(4)所示：
31.l
bf
＝l
bd-l
df
＝r
×
tanθ/2
×
tanθ-d
×
tanθ
ꢀꢀ
式(4)。
32.由l
bf
和底层钢卷外径r计算底层钢圈的圆心点p在z方向的坐标z，z的计算公式如式(ⅰ)所示：
33.z＝r+l
bf
＝r+r
×
tanθ/2
×
tanθ-d
×
tanθ
ꢀꢀ
式(ⅰ)。
34.s5、计算底层钢卷外径：根据上层钢卷与底层钢卷相切关系，通过相切圆外径之和计算线段pq的长度l
pq
，l
pq
的计算公式如式(5)所示：
35.l
pq
＝r1+r
ꢀꢀ
式(5)。
36.再通过上层钢卷的圆心点q坐标(x1，z1)与底层钢卷的圆心点p坐标(x，z)计算l
pq
，l
pq
的计算公式如式(6)所示：
[0037][0038]
令式(5)与式(6)相等，得到用于计算底层钢圈外径r的式(ⅱ)，式(ⅱ)如下所示：
[0039]
(x-x1)2+(z-z1)2＝(r+r1)2ꢀꢀ
式(ⅱ)。
[0040]
进一步细化式(ⅱ)，即将式(ⅰ)中z的计算公式带入式(ⅱ)中，得到式(ⅲ)，式(ⅲ)如下所示：
[0041]
(x-x1)2+(r+r
×
tanθ/2
×
tanθ-d
×
tanθ-z1)2＝(r+r1)2ꢀꢀ
式(ⅲ)。
[0042]
式(ⅲ)中，由于x、x1、z1、d以及夹角θ均是已知的，因此，通过式(ⅲ)求解未知数r，即可得到底层钢卷外径。
[0043]
综上所述，本发明能够在底层钢卷受到上层钢卷遮挡时，能够精准测算底层的钢卷外径，弥补激光扫描识别技术对底层钢卷识别的不足，消除了钢卷尺寸或位置坐标误差引起的无人桥式起重机吊具自动夹取失败以及钢卷勾翻、滑落等潜在风险，提高了无人桥式起重机作业安全性。
[0044]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。