一种料场堆取料机自动取料方法、系统和装置与流程

本发明属于工业自动化取料，具体涉及一种料场堆料机自动取料方法及系统。

背景技术：

1、堆取料机作为原料场内主作业设备，主要完成堆料以及取料作业。堆取料机上设有驾驶室，操作人员在驾驶室内操作堆取料机完成堆取料作业。但现场环境恶劣，不利于工作人员身心健康。随着环保理念的推行以及操作人员工作环境改善的诉求，基于激光扫描的堆取料机自动驾驶技术得到广泛研究，就自动取料来说，仍存在以下问题：

2、在实际生产中，存在汽车卸料、钩机造堆情况，导致料堆堆放杂乱无章，现场工况复杂。此种工况下，多以半自动取料为主。其一，因料堆界限不明显，无法准确分割出待作业料堆模型，因此无法实现自动作业；其二，因料堆形状不规整，杂乱无章，导致料堆左右边界参差不齐，未能做到实时检测料堆边界，减少空行程，提高作业效率；其三，料堆不规整，同样工艺参数，取料量不稳定，取料效率低下。

3、另外，由于在取料过程中极易出现料堆塌料现象，当出现料堆塌料现象时，容易造成斗轮吃料过大，出现斗轮闷斗憋停的情况，这时通常只能暂停取料对塌料进行清理，目前并没有较好的应对策略。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷或不足，本发明提供了一种料场堆取料机自动取料方法及系统，对于料堆杂乱无章、不规整的情况，能够实现自动取料，且在取料过程中实时探测，提高取料作业效率。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明的实施例提供了一种料场堆取料机自动取料方法，包括：

4、步骤1：获取料堆点云数据；

5、步骤2：采用深度学习目标分割方法对料堆点云数据进行分割，对分割后的料堆点云数据进行料堆三维模型重建；

6、步骤3：根据自动取料策略确定堆取料机运行控制参数；

7、步骤:4：根据运行控制参数控制堆取料机运动，并实时探测料堆边界，调整堆取料机作业回转角度，实现堆取料机自动取料。

8、第二方面，本发明的实施例提供了一种料场堆取料机自动取料系统，包括：

9、图像采集模块，设于堆取料机大臂末端斗轮两侧，用于获取料堆点云数据；

10、分割重建模块，采用深度学习目标分割方法对料堆点云数据进行分割，对分割后的料堆点云数据进行料堆三维模型重建；

11、运行控制参数获取模块，用于根据自动取料策略确定堆取料机运行控制参数；

12、控制器模块，根据运行控制参数控制堆取料机运动，并实时探测料堆边界，调整堆取料机作业回转角度，实现堆取料机自动取料。

13、第三方面，本发明的实施例提供了一种料场堆取料机自动取料装置，包括激光扫描仪、边缘计算机、服务器和操作端，所述激光扫描仪、边缘计算机、服务器和操作端依次连接。

14、所述激光扫描仪设置在堆取料机大臂末端斗轮两侧，用于料堆实时探测；

15、所述边缘计算机设置在堆取料机电气控制室内，进行激光扫描仪点云数据的实时处理与堆取料机状态实时采集、运动控制；

16、所述服务器设置在机房内部，经边缘计算机处理后的数据上传至此，同时作为多台堆取料机调度的中心；

17、所述操作端设置在集中中心，用于人机交互实现作业指令的下发、作业过程的监视、作业数据的查看。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

19、1、本发明通过对料堆点云数据进行精准分割，解决了由于料堆堆放杂乱无章，料堆间有粘连的问题，避免因料堆界限不明显，无法准确分割处待作业料堆模型情况，从而为自动取料作业提供基础数据支撑。

20、2、本发明通过在取料过程中利用旋转前向激光扫描仪实时探测边界，实时调整作业回转角度，解决了因料堆不规整，导致空行程较多的问题，提高了取料作业效率。

技术特征：

1.一种料场堆取料机自动取料方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种料场堆取料机自动取料方法，其特征在于，采用深度学习目标分割方法对料堆点云数据进行分割，具体为：

3.如权利要求1所述的一种料场堆取料机自动取料方法，其特征在于，所述堆取料机运行控制参数包括顶层取料走行位置和回转角度、取料层回转边界角、初始走行位置以及大臂俯仰角度。

4.如权利要求1所述的一种料场堆取料机自动取料方法，其特征在于，所述根据自动取料策略确定堆取料机运行控制参数，具体为：

5.如权利要求4所述的一种料场堆取料机自动取料方法，其特征在于，所述对料堆三维模型进行分层，具体为：

6.如权利要求1所述的一种料场堆取料机自动取料方法，其特征在于，所述实时探测料堆边界，调整堆取料机作业回转角度，具体为：

7.一种料场堆取料机自动取料系统，其特征在于，包括：

8.一种料场堆取料机自动取料装置，其特征在于，包括激光扫描仪和边缘计算机，所述激光扫描仪与边缘计算机电连接；

9.如权利要求8所述的一种料场堆取料机自动取料装置，其特征在于，还包括服务器和操作端，所述服务器分别与边缘计算机和操作端电连接。

10.如权利要求9所述的一种料场堆取料机自动取料装置，其特征在于，所述服务器设置在机房内部，经边缘计算机处理后的数据上传至此，同时作为多台堆取料机调度的中心；

技术总结
本发明提供了一种料场堆取料机自动取料方法、系统和装置，属于工业自动化取料技术领域，包括以下步骤：获取料堆点云数据；采用深度学习目标分割方法对料堆点云数据进行分割，对分割后的料堆点云数据进行料堆三维模型重建；根据自动取料策略确定堆取料机运行控制参数；根据运行控制参数控制堆取料机运动，并实时探测料堆边界，调整堆取料机作业回转角度，实现堆取料机自动取料。本发明对于料堆杂乱无章、不规整的情况，能够实现自动取料，且在取料过程中实时探测，提高取料作业效率。

技术研发人员：孟凡光,张涌泉,毕学华
受保护的技术使用者：中冶东方工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13