本发明涉及堵料清理，具体涉及一种抓斗机格栅卸料口的堵料清理方法。
背景技术：
1、原料场是接受、贮存、加工处理和混匀钢铁冶金原、燃料的场地。现代化大型原料场的贮料场(贮存原料的场地)包括矿石场、煤场、辅助原料场；不但贮存外来的铁矿石、铁精矿、球团矿、锰矿石、石灰石、白云石、蛇纹石、硅石、焦煤、动力煤，还贮存一部分烧结矿、球团矿以及钢铁厂内的循环物，如氧化铁皮、高炉灰、碎焦、烧结粉、匀矿端部料等。散料场通过小车、卡车等方式堆放物料以储存在料场中，在需要时通过抓斗机取料，抓斗机取料后，通过圆形卸料口卸料，卸料口的钢条格栅可以防止大快物料掉落堵塞底部的下料口，但是通常会出现格栅上堵料的情况。
2、目前对于圆形卸料口堵塞问题，一般是通过人工挖取的方式完成清料作业，劳动强度大、工作时间长、散料的一些粉尘污染会对操作人员身心健康造成很大的影响，影响卸料效率。同时，卸料口的堵料清理与抓斗机取料工作相关联，卸料口上的堵料清理不能影响到抓斗机的取料，即要求抓斗机卸料时卸料口上不能进行堵料清理，传统的人工清理方式无法充分利用抓斗机取料的时间间隔，无法在有限的时间内获得最优的清理效果且容易造成安全事故。
3、综上所述，急需一种抓斗机格栅卸料口的堵料清理方法以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
1、本发明目的在于提供一种抓斗机格栅卸料口的堵料清理方法，旨在解决人工清理卸料口上的堵料存在劳动强度大、影响操作人员身心健康以及无法在有限的时间内获得最优清理效果的问题，具体技术方案如下：
2、一种抓斗机格栅卸料口的堵料清理方法，包括以下步骤：
3、a1、对卸料口上的堵料进行扫描得到堵料区域；
4、a2、获取卸料口每个格栅的中心点坐标，筛选出所有位于堵料区域中的格栅中心点作为清料点集合pq；
5、a3、将堵料区域划分成若干个同中心的环状堵料子区间，各堵料子区间中的清料点沿圆周方向依次串接分别形成清理子路径，上一个清理子路径的尾端连接下一个清理子路径的首端，以生成螺旋状的清料路径；
6、a4、计算按照当前清料路径完成堵料清理所需的总时间tz，若tz小于等于时间阈值tq则进入步骤a5，若tz大于时间阈值tq则对当前清料路径进行间隔采样生成新的清料路径，以新的清料路径作为当前清料路径重新计算总时间tz；
7、a5、按照当前的清料路径完成卸料口上堵料的清理。
8、优选的，步骤a3中生成螺旋状的清料路径具体是：
9、a3.1、确认堵料区域的中间位置pc；
10、a3.2、计算每个清料点pl到中间位置pc的距离dl以及每个清料点pl与中间位置pc的连线与x轴正向之间的夹角θl；
11、a3.3、选择一个距离中间位置pc最远的清料点ps，并取k＝1；
12、a3.4、以pc为圆心筛选出堵料子区间(ds-l×k，ds-l×(k-1)]内的所有清料点得到集合pk，以清料点ps作为起点、按照夹角θl单调变化的顺序将集合pk中的清料点依次排序，得到当前堵料子区间内的清理子路径；其中，ds为清料点ps到中间位置pc的距离，l为距离常量；
13、a3.5、若ds-l×k≥0，则取k＝k+1后进入步骤a3.6，若ds-l×k<0则进入a3.7；
14、a3.6、以pc为圆心筛选出堵料子区间(ds-l×k，ds-l×(k-1)]内的所有清料点得到集合pk，以上一个堵料子区间的清理子路径末尾的清料点pe作为起点、按照夹角θl单调变化的顺序将集合pk中的清料点依次排序，得到当前堵料子区间内的清理子路径后重新进入步骤a3.5；
15、a3.7、输出完整的清料路径。
16、优选的，所述堵料区域的中间位置pc为堵料区域的中心，所述堵料区域的中心表示为：
17、
18、其中，pl表示堵料区域中的第l个清料点，b表示堵料区域中的清料点总数。
19、优选的，所述堵料区域的中间位置pc为堵料模型重心在xy平面上的投影，所述堵料模型重心的x坐标及y坐标分别表示为：
20、
21、其中，pi.z表示堵料模型上料点pi的z坐标值，pi.x表示堵料模型上料点pi的x坐标值，pi.y表示堵料模型上料点pi的y坐标值，pc.x表示堵料模型重心的x坐标值，pc.y表示堵料模型重心的y坐标值，f′表示堵料模型上料点的总数。
22、优选的，距离dl以及夹角θl分别表示为：
23、
24、其中，(pl-pc).y表示中间位置pc与清料点pl之间的y坐标差值，(pl-pc).x表示中间位置pc与清料点pl之间的x坐标差值。
25、优选的，步骤a4中按照当前清料路径完成堵料清理所需的总时间tz表示为：
26、
27、其中，tw为清料路径中完成单个清料点pw的堵料清理所需的时间，d为清料路径中的清料点总数，th为清理棒完成清理后的复位时间；
28、清理棒完成清理后的复位时间th表示为：
29、
30、其中，vh表示清理棒完成清理后返回初始位置的复位速度，ps表示清理棒的初始位置，pd表示清料路径中的最后一个清料点。
31、优选的，清料路径中完成单个清料点pw的堵料清理所需的时间tw为：
32、
33、其中，tp为清理棒由当前位置po平移到清料点pw的时间；vp为清理棒由当前位置po平移到清料点pw的速度；tk为清理棒在清料点pw上空载时的垂直运行时间；vk为清理棒在清料点pw上空载时的垂直运行速度；tf为清理棒在清料点pw上进行堵料清理时的垂直运行时间；vf为清理棒在清料点pw上进行堵料清理时的垂直运行速度；ho表示清理棒的初始高度；pw.z表示清料点pw处对应的堵料高度。
34、优选的，步骤a4中对清料路径进行间隔采样生成新的清料路径的方法为：
35、a4.11、取m′＝1；
36、a4.12、以当前清料路径中的第一个清料点ps为起点并将其累计步长设置为1，按照sg＝sg-1+m′的规律完成剩余清料点的采样以构建新的清料路径，将新的清料路径作为当前清料路径；其中，sg为被采样的第g个清料点pg的累计步长，将当前清料路径中的第个清料点作为被采样的清料点pg，表示向上取整；
37、a4.13、计算按照当前清料路径完成堵料清理所需的总时间tz，若tz小于等于时间阈值tq则进入步骤a5，若tz大于时间阈值tq则取m′＝m′+δm′后重新进入步骤a4.12，其中，δm′为采样间隔增量，δm′∈[0.5,1]。
38、优选的，步骤a4中对清料路径进行间隔采样生成新的清料路径的方法为：
39、a4.21、获取步骤a3中输出清料路径时的k值，由外向内将各堵料子区间依次编号为1,2,3,…,k，设置各堵料子区间的采样间隔m′；
40、a4.22、对每个堵料子区间赋予权重qc；其中，qc＝a/(b+c)，a、b均为权重系数，c表示堵料子区间的编号；
41、a4.23、对每个堵料子区间的权重进行归一化处理得到qc_1，其中
42、a4.24、更新每个堵料子区间的权重qc，其中qc＝qc_1×k；
43、a4.25、计算每个堵料子区间中清料点的采样间隔m′c；其中：m′c＝qc×m′，m′c表示第c个堵料子区间的采样间隔；
44、a4.26、以当前清料路径的第一个清料点为起点并将其累计步长设置为1，按照sg＝sg-1+m′c(g-1)的规律完成剩余清料点的采样以构建新的清料路径，将新的清料路径作为当前清料路径；其中，sg为被采样的第g个清料点的累计步长，将当前清料路径中的第个清料点作为被采样的清料点pg，m′c(g-1)为被采样的第g-1个清料点pg-1所在堵料子区间的采样间隔，表示向上取整；
45、a4.27、计算按照当前清料路径完成堵料清理所需的总时间tz，若tz小于等于时间阈值tq则进入步骤a5，若tz大于时间阈值tq则令m′＝m′+δt后重新进入步骤a4.25；其中，δt为采样间隔的增量值。
46、优选的，时间阈值tq设置为抓斗机每次取料的时间间隔tm，tm表示为：
47、
48、其中，txk表示抓斗空载时在x方向上的运行时间；tyk表示抓斗空载时在y方向上的运行时间；tzk表示抓斗空载时在z方向上的运行时间；txf表示抓斗带负荷时在x方向上的运行时间；tyf表示抓斗带负荷时在y方向上的运行时间；tzf表示抓斗带负荷时在z方向上的运行时间；t表示时间修正常数；xx表示卸料口的x坐标值，xy表示卸料口的y坐标值，pmax.z表示取料区域p内当前最高料点的z坐标值，g表示抓斗在pmax.z之上的抬升高度，表示第m个取料点的x坐标值，表示第m个取料点的y坐标值，表示第m个取料点的z坐标值，vxk表示抓斗空载时在x方向上的运行速度，vyk表示抓斗空载时在y方向上的运行速度，vzk表示抓斗空载时在z方向上的运行速度，vxf表示抓斗带负荷时在x方向上的运行速度，vyf表示抓斗带负荷时在y方向上的运行速度，vzf表示抓斗带负荷时在z方向上的运行速度。
49、应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
50、采用本发明的堵料清理方法，可以严格控制完成堵料清理所花费的总时间tz，通过对清料路径进行优化保证tz控制在时间阈值tq内，实现抓斗机卸料与卸料口堵料清理两者配合工作且互不影响。
51、本发明中通过间隔采样的方式逐步缩小总时间tz，可以在满足时间阈值tq的情况下输出最优的清料路径，即在满足时间约束的前提下达到最优的清料效果。
52、本发明的清理方法可以实现自动化清理卸料口上的堵料，全程无须人工参与，解决了现有技术中人工清理堵料存在劳动强度大、对人员健康产生不良影响的问题。
53、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。