一种旋流井行车自动控制方法与流程

本发明是发明专利《一种旋流井行车自动控制系统》(2021107364780)的分案申请，涉及一种自动控制方法，特别是一种适用于旋流井行车的自动控制方法。

背景技术：

1、钢铁冶金连铸和轧钢过程中产生的氧化铁皮，通过高压水把钢表面的氧化铁皮渣冲到旋流井内，在旋流井内沉淀，然后通过控制行车抓斗实现对旋流井内氧化铁皮渣的抓取、储存和装车。行车自动定位控制技术比较成熟，但是要实现对旋流井内氧化铁皮的抓取、存放及装车，实现旋流井行车完全自动控制，需要一整套完整技术支撑，包括：行车定位、料堆模型建模、料堆模型控制、汽车定位、装车模型等。

2、但是旋流井抓料后的自动堆料、料池物料的自动取料及自动装车等，牵涉到料堆模型建模、料堆模型控制及装车模型控制技术，常规的plc控制算法很难实现，如采用激光扫描及图像识别等技术，通过复杂的计算机建模，可实现料堆模型控制，但是开发成本高、周期长，故国内还未有成功应用案例，限制了旋流井行车自动抓渣的应用，导致旋流井行车一般采用人工操作实现。

技术实现思路

1、本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种旋流井行车自动控制方法，通过plc自动控制技术，完成对行车抓斗的自动定位；建立料堆模型，实现对料堆的自动堆料模型控制和取料模型控制，实现对氧化铁皮料的自动堆放和取料；通过汽车定位技术和装车控制模型，实现对物料的自动装车功能。通过这些技术的应用，实现对旋流井内氧化铁皮渣的自动抓取、存放，物料池物料的自动抓取、装车功能。

2、本发明解决其技术问题的技术方案是：一种旋流井行车自动控制方法，其特征在于：一种旋流井行车自动控制方法，其特征在于：包括行车定位检测；行车防摇控制；汽车位置检测；料堆模型建立和料堆模型控制；汽车装车模型建立和控制；其中：所述行车定位检测，包括大车平面位置、小车平面位置，抓斗垂直位置；所述行车防摇控制，变频自带防摇控制技术采用开环防摇摆控制技术，通过修改发给电气控制系统的速度命令信号而连续限制摆动，通过检查吊钩的起升高度来计算摆动的角度，然后通过给定的加速度和减速来抵消摆角；所述汽车位置检测，获得汽车斗的三维位置模型；所述料堆模型建立，包括料堆模型规划和塌方斜率设定；所述料堆模型规划为将料池划分为n×m个点阵；每个点阵均记录物料高度，将料池构建为一个三维区域的数学模型；所述料堆模型控制，包括堆料模型控制和取料模型控制；所述汽车装车模型和控制，包括汽车装料模型构建、塌方斜率设定、汽车装料物料高度确定、汽车放料后物料高度修正、装车点阵顺序设定、装车停止模式设定。

3、进一步的，上述行车定位检测中，大、小车平面位置检测采用格雷编码电缆定位技术实现；抓斗垂直位置采用绝对值编码器进行定位。

4、进一步的，上述汽车位置检测为要求汽车停放固定一侧位置，汽车尾部安装激光测距，这样可以获得汽车斗后侧一个角绝对位置，再根据输入的汽车斗长度、宽度、地板高度、栏板高度，一个汽车斗的三维位置模型即可获得。

5、进一步的，上述料堆模型建立中，点阵宽度般取抓斗张开宽度。

6、进一步的，上述堆料模型控制包括(1)抓斗状态判断、(2)放料物料分布、(3)料斗放料后，得到放料点中心位置和物料高度、(4)堆料中心点四周点阵高度修正、(5)四周点阵外围一圈点阵高度修正。

7、进一步的，上述取料模型控制包括(1)抓斗状态判断、(2)抓斗取料影响区域、(3)抓斗中心点四周点阵高度修正、(4)四周点阵外围一圈点阵高度修正。

8、进一步的，上述汽车装料模型构建包括确定点阵个数，然后计算点阵宽度，对汽车装车的每个点阵，均记录物料高度，最后将汽车斗物料构建为一个三维区域的数学模型。

9、进一步的，上述装车点阵顺序设定，为抓斗装车时按隔点装车。

10、进一步的，上述装车停止模式包括装满模式、重量模式、装车次数模式；达到任一模式条件将停止装车。

11、与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：

12、1、本发明将料堆的有限的物料空间网格化，当物料堆料时，建立堆料模型控制算法，完成料堆物料存贮；

13、2、通过该堆料模型的自动控制，实现了对料堆的自动堆料功能即使在驾驶室手动操作，在随意位置放料情况下，也能对点阵模型进行自动修正，确保了料堆模型的实时性和准确性；

14、3、通过行车自动定位检测及控制技术，实现行车定位控制；

15、4、通过变频防摇技术的应用，实现了行车稳定快速控制；

16、5、实现对旋流井内氧化铁皮渣的自动抓取、存放及料池堆物料的自动抓取、装车功能，摆脱人工控制具有的重复性劳动效率不高，工作时间长，劳动强度大的弊病，并提升行车运行的安全。

技术特征：

1.一种旋流井行车自动控制方法，其特征在于：包括行车定位检测；行车防摇控制；汽车位置检测；料堆模型建立和料堆模型控制；汽车装车模型建立和控制；其中：

2.根据权利要求1所述旋流井行车自动控制方法，其特征在于：所述行车定位检测中，大、小车平面位置检测采用格雷编码电缆定位技术实现；抓斗垂直位置采用绝对值编码器进行定位。

3.根据权利要求1所述旋流井行车自动控制方法，其特征在于：所述汽车位置检测为要求汽车停放固定一侧位置，汽车尾部安装激光测距，这样可以获得汽车斗后侧一个角绝对位置，再根据输入的汽车斗长度、宽度、地板高度、栏板高度，一个汽车斗的三维位置模型即可获得。

4.根据权利要求1所述旋流井行车自动控制方法，其特征在于：所述料堆模型建立中，点阵宽度般取抓斗张开宽度。

5.根据权利要求1所述旋流井行车自动控制方法，其特征在于：所述堆料模型控制包括(1)抓斗状态判断、(2)放料物料分布、(3)料斗放料后，得到放料点中心位置和物料高度、(4)堆料中心点四周点阵高度修正、(5)四周点阵外围一圈点阵高度修正。

6.根据权利要求1所述旋流井行车自动控制方法，其特征在于：所述取料模型控制包括(1)抓斗状态判断、(2)抓斗取料影响区域、(3)抓斗中心点四周点阵高度修正、(4)四周点阵外围一圈点阵高度修正。

7.根据权利要求1所述旋流井行车自动控制方法，其特征在于：所述汽车装料模型构建包括确定点阵个数，然后计算点阵宽度，对汽车装车的每个点阵，均记录物料高度，最后将汽车斗物料构建为一个三维区域的数学模型。

8.根据权利要求1所述旋流井行车自动控制方法，其特征在于：所述装车点阵顺序设定，为抓斗装车时按隔点装车。

9.根据权利要求1所述旋流井行车自动控制方法，其特征在于：所述装车停止模式包括装满模式、重量模式、装车次数模式；达到任一模式条件将停止装车。

技术总结
本发明公开了一种旋流井行车自动控制方法，属于自动控制领域，包括包括行车定位检测；行车防摇控制；汽车位置检测；料堆模型建立和料堆模型控制；汽车装车模型建立和控制。与现有技术相比较，可以实现自动抓取、存放、装车、行车定位控制、行车稳定快速控制。

技术研发人员：范来良,李青,高培,鲁华威,豆治然
受保护的技术使用者：日照钢铁控股集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15