一种基于环境自适应的光学扫描定位方法、系统及设备与流程

本发明涉及定位，尤其涉及一种基于环境自适应的光学扫描定位方法、系统及设备。

背景技术：

1、焦炉机车系统是焦炉生产的核心设备，关系着焦炉的安全稳定生产。焦炉机车的自动定位是焦炉机车自动化的关键，没有焦炉机车的自动定位功能，焦炉机车的自动化及无人化都没有基础。焦炉机车运行中，不仅工作空间充斥大量粉尘，运行环境极为恶劣，而且其本身重量大，行走产生的振动大，车轮经常出现跳动、打滑，这些因素都会影响机车的准确定位，而焦炉机车的定位精度要求较高，因此，焦炉机车精准、可靠的自动定位一直是困扰着行业的难题。

2、现有技术中部分改善了如：当焦炉机车轮子在轨道上行走出现跳动、打滑时，会影响机车的定位成功的问题，例如专利zl03119116.9，公开了一种基于红外编码定位技术的焦炉四大机车自动运行控制系统，机车位置检测采用红外编码定位测控装置；通讯系统采用可靠的数字电台硬件平台、plc和工控计算机，具有由七层协议组成的并有主从结构的有线和无线方式混合的装置；机车运行调控，采用分级变频调速和低速大转矩传动装置。但是此系统的不足之处在于：采用红外光标尺进行定位，不仅粉尘会充斥在红外光源和活动标尺之间，干扰检测的精确性和稳定性，而且机车振动也会造成红外光源和活动标尺之间的相对位置发生竖向偏移，对机车定位的精确性和稳定性造成影响；另外，上述的定位技术中采用了多个系统和协议进行定位，流程较为繁琐，一旦出现故障也不易查找故障点，因此装置的可靠性相对较低。

3、其次，在传统的焦炉机车对位设备使用过程中，存在由于光学扫描定位系统受现场不可控环境影响，导致定位数据和信号不稳定，造成定位不准确，进而可能引发安全事故的问题。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种基于环境自适应的光学扫描定位方法，能够实现光信号穿透距离的自动调整，降低由于雨雪、粉尘、雾霾等不可控环境因素对光纤传输质量的影响，并最终实现精确扫码及精准定位，可广泛用于焦炉机车设备的行走定位。

2、本发明的技术方案如下：

3、一方面，本发明提给的一种基于环境自适应的光学扫描定位方法，包括：

4、获取焦炉机车对位设备的定位码牌信息；

5、将所获取的定位码牌信息进行转换和输出；

6、根据所转换和输出的定位码牌信息，依据自适应模糊控制算法和自适应模糊非线性温度控制算法定位焦炉机车在行驶路径中的位置，并控制焦炉机车的走形速度。

7、具体地，所述自适应模糊非线性温度控制算法的模型为

8、

9、u为焦炉机车控制系统的最终温度输出值，α0为关于相对误差|e|的单调函数，r为焦炉机车控制系统起始时刻的温度设定值，|e|为所测量得到的温度相对误差的绝对值，e为所测量得到的温度值相对误差，ec为对焦炉机车控制系统工作过程中，对实时监测到的连续变化的温度值所对应的复数取反值，m为在线控制过程中单位采样时间间隔内系统输出增量的绝对值最大值。

10、另一方面，本发明提供的一种基于环境自适应的光学扫描定位系统，包括：

11、获取模块，用于获取焦炉机车对位设备的定位码牌信息，

12、转换输出模块，用于将所获取的定位码牌信息进行转换和输出；

13、定位模块，用于根据所转换和输出的定位码牌信息，依据自适应模糊控制算法和自适应模糊非线性温度控制算法定位焦炉机车在行驶路径中的位置，并控制焦炉机车的走形速度。

14、另一方面，本发明提供的一种基于环境自适应的光学扫描定位设备，包括：

15、感知模块，所述感知模块用于焦炉机车的走形数据；

16、信号调理模块，所述信号调理模块用于对所述感知模块所获取的走形数据进调理；

17、信号转换模块，所述信号转换模块用于对所述信号调理模块调理后的数据进行转换；

18、信号传输模块，所述信号传输模块用于对所述信号转换模块所转换的数据进行传输；

19、信号接收与处理模块，所述信号接收与处理模块用于对所述信号传输模块所传输的数据进行接收和解算处理，实现焦炉机车的测量和定位；

20、电源模块，所述电源模块用于对所述感知模块，所述信号调理模块，所述信号转换模块，所述信号传输模块和所述信号接收与处理模块进行供电。

21、进一步地，所述传感器模块包括加速度传感器、温度传感器、振动传感器、光纤传感器和编码器，

22、所述加速度传感器、所述温度传感器、所述振动传感器和所述光纤传感器分别用于监测焦炉机车的加速度信号、温度信号、振动信号和焦炉机车的位姿信号，所述加速度传感器、所述温度传感器、所述振动传感器和所述光纤传感器分别与编码器的输入接口相电连接；

23、所述编码器的输出接口连接于所述信号调理模块上，所述编码器用于将所述传感器模块所检测的各种信号进行转换输出。

24、进一步地，所述信号调理模块包括滤波器和第一放大器，

25、所述滤波器的一端电连接于所述传感器模块中的编码器上，另一端连接于所述第一放大器上；

26、所述滤波器用于对所述感知模块中的信号进行过滤，得到预设目标频率的加速度信号、温度信号、振动信号和焦炉机车的位姿信号；

27、所述第一放大器用于将所述滤波器中所得到预设目标频率的加速度信号、温度信号、振动信号和焦炉机车的位姿信号进行放大处理。

28、进一步地，所述信号转换模块包括ad转换器和第二放大器，

29、所述ad转换器与所述信号调理模块中的第一放大器电连接，用于将所述第一放大器中的所放大的信号进行转换；

30、所述第二放大器用于将所述ad转换器转换后的数据进行放大，并将所放大的信号传输至信号传输模块；

31、所述ad转换器的输入端连接于所述信号调理模块中的放大器上，所述第二放大器与所述ad转换器电连接。

32、进一步地，所述信号传输模块为数据路径管理器，用于将所述信号转换模块中所转换的数据传输至外部上位机和信号接收与处理模块中进行数据处理。

33、进一步地，所述信号接收与处理模块为zynq芯片，用于将所述信号传输模块中所传输的数据进行分析处理，并根据所处理的结果控制焦炉机车的走形速度。

34、本发明技术方案的主要优点如下：

35、本发明的一种基于环境自适应的光学扫描定位方法，通过获取焦炉机车对位设备的定位码牌信息；将所获取的定位码牌信息进行转换和输出；根据所转换和输出的定位码牌信息，依据自适应模糊控制算法和自适应模糊非线性温度控制算法定位焦炉机车在行驶路径中的位置，并控制焦炉机车的走形速度；能够实现光信号穿透距离的自动调整，降低由于雨雪、粉尘、雾霾等不可控环境因素对光纤传输质量的影响，并最终实现精确扫码及精准定位，可广泛用于焦炉机车设备的行走定位，解决了由于光纤传输质量的影响造成传输信号不稳定，进而导致焦炉机车定位不准确的问题；通过本发明的方法，能够实现精确扫码及精准定位，可广泛用于焦炉机车设备的行走定位。