智能抓渣系统的制作方法

1.本实用新型涉及抓渣领域，具体涉及一种智能抓渣系统。


背景技术：

2.高炉炼铁的生产过程中会产生大量的高温熔融炉渣。现阶段，熔渣处理主流工艺采用机械法或底滤法将水淬粒化后的渣水进行分离。其中，底滤法是将滤池内的多级滤层通过过滤，将低含水率固态渣粒留置于多级滤层上方。传统操作是通过人工操作抓斗吊车对渣粒进行抓取、装车或皮带外运。
3.目前，司机人工抓渣自动化程度不高，长期疲劳操作也易造成效率降低和失误；同时，司机位于滤池上方角落，会导致视线受限，且滤池上方烟气环绕，司机无法准确判断池渣粒的高度，容易抓空、漏抓，进而影响效率；在天气恶劣的状况下，司机更加难以操作。因此如何提高抓渣效率，实现智能抓渣成为亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供智能抓渣系统，能够实现对吊车的智能抓渣控制，保证了抓渣的准确性与可靠性，提高了抓渣效率。
5.本实用新型的智能抓渣系统，包括吊车单元、数字化渣池单元以及智能管控单元；
6.所述吊车单元包括吊车本体以及设置于吊车本体的吊车控制器；
7.所述数字化渣池单元用于获取渣池中渣堆的三维信息；所述数字化渣池单元包括3d激光扫描仪、工控机以及服务器；所述3d激光扫描仪与工控机通信连接，所述工控机与服务器通信连接；所述3d激光扫描仪与工控机均设置于吊车本体；
8.所述智能管控单元包括智能感知模块、视频监控模块以及智能管理模块；所述智能感知模块用于分别获取吊车本体的大车运行机构以及小车运行机构的位置信息；所述视频监控模块用于采集渣池所在区域的图像信息；所述智能管理模块用于接收并处理所述大车运行机构的位置信息、所述小车运行机构的位置信息以及所述渣堆的三维信息，生成吊车动作控制指令；
9.所述智能感知模块的信号输出端以及视频监控模块的信号输出端分别与智能管理模块的信号输入端连接；所述服务器与智能管理模块通信连接，所述智能管理模块与吊车控制器通信连接；所述吊车控制器根据接收的吊车动作控制指令控制吊车本体进行抓渣。
10.进一步，所述智能感知模块包括大车走行定位装置以及小车走行定位装置；所述大车走行定位装置以及小车走行定位装置的信号输出端均与智能管理模块的信号输入端连接。
11.进一步，所述智能感知模块还包括大车走行定位校正装置以及小车走行定位校正装置；所述大车走行定位校正装置用于对大车走行定位进行校正；所述小车走行定位校正装置用于对小车走行定位进行校正。
12.进一步，所述视频监控模块包括摄像头以及压缩空气吹扫设备；所述摄像头设置于渣池所在区域的一侧；所述压缩空气吹扫设备设置于摄像头一侧，所述压缩空气吹扫设备用于吹扫摄像头镜面。
13.进一步，所述智能管理模块包括管理服务器以及人机交互设备；所述管理服务器的信号输入端分别与智能感知模块的信号输出端以及视频监控模块的信号输出端连接；所述管理服务器分别与服务器以及吊车控制器通信连接；所述人机交互设备与管理服务器连接。
14.进一步，所述3d激光扫描仪通过交换机与工控机通信连接。
15.进一步，所述工控机通过光纤或无线通信模块与服务器通信连接。
16.进一步，所述摄像头采用高清彩色摄像头。
17.进一步，所述交换机采用管网型控制网交换机。
18.进一步，所述3d激光扫描仪为两套，所述两套3d激光扫描仪同时工作，互为热备冗余。
19.本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种智能抓渣系统，通过设置3d扫描仪，实现对渣堆的3d扫描，得到渣堆的三维模型；通过设置定位装置，获取吊车中大车以及小车的位置信息；通过设置摄像头，实现对吊车与渣堆图像信息的采集，为远程抓渣操作提供监控辅助；并基于所述三维模型以及位置信息，实现对吊车的智能抓渣控制，提高了抓渣效率，保证了抓渣的准确性与可靠性。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
21.图1为本实用新型的系统结构示意图。
具体实施方式
22.以下结合说明书附图对本实用新型做出进一步的说明，如图所示：
23.本实用新型的智能抓渣系统，包括吊车单元、数字化渣池单元以及智能管控单元；
24.所述吊车单元包括吊车本体以及设置于吊车本体的吊车控制器；其中，所述吊车本体包括吊车机械模块、变频电机模块、极限位开关模块以及吊车起升结构张力模块；所述吊车机械模块包括吊车起升机构、吊车抓斗开闭机构、大车运行机构以及小车运行机构；所述变频电机模块包括吊车起升机构变频电机、吊车抓斗开闭机构变频电机、大车运行机构变频电机以及小车运行机构变频电机；所述极限位开关模块包括吊车抓斗起升极限位开关、吊车抓斗开闭极限位开关、大车走行起点位置和终点位置极限位开关以及小车走行起点位置和终点位置极限位开关；吊车起升机构设置1个起升极限位开关，吊车抓斗开闭机构设置2个开闭极限位开关，大车走行起点位置和终点位置各设置1个极限位开关，小车走行起点位置和终点位置各设置1个极限位开关；所述吊车机械模块、变频电机模块以及极限位开关模块之间采用现有技术进行工作协同，在此不再赘述；为了保证电机的有效正常运行，变频电机模块中的每台电机均设置有2个互为热备的编码器；所述吊车起升结构张力模块包括2套张力计，所述2套张力计均设置于吊车起升机构；所述张力计用于测量钢丝绳的张力；所述吊车控制器采用现有的可编程逻辑控制器，可根据实际采购的可编程逻辑控制器
型号进行接线与安装，在此不再赘述；所述吊车控制器用于对吊车本体进行抓渣控制；
25.所述数字化渣池单元用于获取渣池中渣堆的三维信息；所述数字化渣池单元包括3d激光扫描仪、工控机以及服务器；所述3d激光扫描仪与工控机通信连接，所述工控机与服务器通信连接；所述3d激光扫描仪与工控机均设置于吊车本体；其中，所述工控机采用嵌入式工控机；
26.所述智能管控单元包括智能感知模块、视频监控模块以及智能管理模块；所述智能感知模块用于分别获取吊车本体的大车运行机构以及小车运行机构的位置信息；所述视频监控模块用于采集渣池所在区域的图像信息；所述智能管理模块用于接收并处理所述大车运行机构的位置信息、所述小车运行机构的位置信息以及所述渣堆的三维信息，生成吊车动作控制指令；
27.所述智能感知模块的信号输出端以及视频监控模块的信号输出端分别与智能管理模块的信号输入端连接；所述服务器与智能管理模块通信连接，所述智能管理模块与吊车控制器通信连接；所述吊车控制器根据接收的吊车动作控制指令控制吊车本体进行抓渣。
28.本实施例中，所述智能感知模块包括大车走行定位装置以及小车走行定位装置；所述大车走行定位装置以及小车走行定位装置的信号输出端均与智能管理模块的信号输入端连接。所述大车走行定位装置设置于吊车本体的大车运行机构，并用于对吊车本体的大车运行机构进行定位；所述小车走行定位装置设置于吊车本体的小车运行机构，并用于对吊车本体的小车运行机构进行定位。其中，所述大车走行定位装置采用现有的无线连续精准定位装置；所述小车走行定位装置采用现有的无线连续精准定位装置；通过上述结构，能够实时获取大车运行机构与小车运行机构的运行位置，方便对吊车的抓渣进行精准控制。
29.本实施例中，所述智能感知模块还包括大车走行定位校正装置以及小车走行定位校正装置；所述大车走行定位校正装置用于对大车走行定位进行校正；所述小车走行定位校正装置用于对小车走行定位进行校正。通过上述结构，能够对大车运行机构以及小车运行机构的定位位置进行校正，使得获取到的定位位置更加准确有效。其中，所述大车走行定位校正装置以及小车走行定位校正装置均采用现有的定位校正装置，在此不再赘述。
30.本实施例中，所述视频监控模块包括摄像头以及压缩空气吹扫设备；所述摄像头设置于渣池所在区域的一侧，所述压缩空气吹扫设备用于吹扫摄像头镜面；压缩空气吹扫设备设置于摄像头一侧；其中，所述摄像头用于采集渣池所在区域的图像信息，由于吊车是在渣池所在区域内进行作业，所以所述图像信息也包括吊车作业的图像信息；通过设置摄像头实现对吊车与渣堆图像信息的采集，从而为远程抓渣操作提供监控辅助；所述压缩空气吹扫设备通过吹扫摄像头镜面，从而消除了渣尘对摄像头采集图像信息的影响；所述压缩空气吹扫设备采用现有的压缩空气吹扫枪，在此不再赘述。
31.本实施例中，所述智能管理模块包括管理服务器以及人机交互设备；所述管理服务器的信号输入端分别与智能感知模块的信号输出端以及视频监控模块的信号输出端连接；所述管理服务器分别与服务器以及吊车控制器通信连接；所述人机交互设备与管理服务器连接。具体地，管理服务器的信号输入端分别与所述大车走行定位装置、所述小车走行定位装置的信号输出端以及所述摄像头的信号输出端与连接；所述人机交互设备采用现有
的hmi人机界面设备，所述管理服务器将处理后的数据结果发送到人机交互设备，操作人员通过查看人机交互设备显示信息了解渣堆以及抓渣情况，同时通过操作人机交互设备实现对吊车抓渣进行远程操控。
32.本实施例中，所述3d激光扫描仪通过交换机与工控机通信连接。所述交换机具有电信级性能特征，可耐受严苛的工作环境；通过使用交换机进行通信，保证了渣池抓渣的工业环境下，通信的稳定性与可靠性。其中，所述交换机采用现有的管网型控制网交换机。
33.本实施例中，所述工控机通过光纤或无线通信模块与服务器通信连接。通过使用光纤进行通信，使得通信传输距离远、传输速度快、损耗低以及抗扰能力强；通过使用无线通信模块进行通信，在保证了通信效果的基础上，避免了通信布线，降低了通信的复杂度。
34.本实施例中，所述摄像头采用高清彩色摄像头。通过使用高清彩色摄像头，能够得到更加清晰的图像，更好地捕获细节，实现了目标清晰可见，也利于后期对图像的处理与应用。
35.本实施例中，所述3d激光扫描仪为两套，所述两套3d激光扫描仪同时工作，互为热备冗余。所述两套3d激光扫描仪均设置于吊车本体；通过设置两套3d激光扫描仪，保证了3d扫描工作的稳定性与持续性，进一步提高了吊车抓渣效率。
36.为了更好地理解本实用新型，现对数字化渣池单元获取渣池中渣堆的三维信息的工作原理说明如下：
37.管网型控制网交换机连接3d激光扫描仪与嵌入式工控机，并将3d激光扫描仪采集的点云数据发送给嵌入式工控机；内嵌于工控机内的3d云图前端处理软件对点云数据进行处理，完成图像的过滤与拼接，之后将处理后的图像数据发送给服务器；内嵌于服务器的3d云图后端处理软件进行实时云图及建模处理，并完成实时渣场建模、3d渣场图的自动生成，配套处理料堆建模成像及实现功能计算、智能作业指导、数据存储等功能。其中，通过使用3d激光扫描仪对滤池内渣堆进行全方位和全覆盖扫描，获取三维建模的基础数据；渣堆3d数据信息为点云数据；3d激光扫描仪能通过物体进行高速高密度测量，输出三维点云，从而形成渣场范围内整体三维空间的扫描。通过记录被测物体表面大量的密集点的三维坐标信息和反射率信息，将各种大实体或实景的三维数据进行完整地采集，进而快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据；最终获取水渣堆场3d建模。
38.本实用新型的工作原理如下：
39.通过上述步骤获取渣池中渣堆的三维信息，服务器将所述三维信息发送到管理服务器，摄像头将采集的图像信息发送到管理服务器，智能感知模块将获取的大车以及小车的走行定位位置发送到管理服务器，所述管理服务器将三维信息以及定位位置进行融合，模拟得到吊车在渣池所在区域对渣堆进行抓渣的工作场景，并通过查看吊车作业图像，进而得到吊车抓渣的实时工作状态，通过对所述实时工作状态进行判断，向吊车控制器输出吊车动作控制指令，所述吊车控制器根据接收到的动作控制指令控制吊车本体进行抓渣。
40.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。