一种电解车间位置信息管理和测距数据处理方法与流程

本发明涉及信息管理技术领域，更具体地，涉及一种电解车间位置信息管理和测距数据处理方法。

背景技术：

电解行车是一种架设于电解厂房的专用的起重运输装置，它的形状似桥，同时又被称为电解桥式起重机。在电解车间，阴阳极板电解周期一定，电解周期终结时，电解专用桥式起重机要能准确到达给定的目标位置完成极板出装槽作业。而地面的电解槽、机组工位、准备架则是电解行车所要到达的目标位置，它们的位置信息起着基础的定位作用。

在传统的电解生产中，全凭操作工的操作经验和地面的人员手动对目标位置进行目测定位。操作工精神必须高度集中且操作动作频繁，工作强度和压力很大，容易误操作，安全性不高。在某些有测距仪器的行车上，电解车间电解槽、机组工位、准备架没有进行有效的位置信息管理，当更换测距仪器之后，需要人工重新进行逐一校正输入。由于电解车间往往有总数多达几百甚至上千的位置信息，工作量极其巨大，往往耗时数月才能完成。

技术实现要素：

本发明提供一种电解车间位置信息管理和测距数据处理方法，以便于实现电解行车的安全稳定运行，又减轻了后期的电解车间位置信息的维护工作。

根据本发明的一个方面，提供了一种电解车间位置信息管理和测距数据处理方法，包括：

s1，利用电解行车上安装的激光测距仪标定每一个目标位置的位置坐标；

s2，为每一个目标位置进行编号，并建立目标位置编号与位置坐标之间的映射关系表，并将建立的映射关系表存储于数据库中，其中，通过所述编号唯一识别目标位置；

s3，根据数据库中的所述映射关系表，建立所有目标位置之间的相对位置关系；

s4，当后期更换激光测距仪时，利用重标规则自动更新数据库中映射关系表。

本发明的有益效果为：通过激光测距仪标定电解车间的目标位置坐标，对电解车间进行有效的位置信息数据库管理，根据输入的位置编号，读取作业目标位置信息，便于操作，保证电解行车的自动定位的精准。在行车运行过程中的出现测距信号丢失的问题，采取一种有效的数据处理方法，保证行车平稳安全地运行。在后期更换测距仪器时，根据设定的位置信息重标规则，无需人工重新进行多达数月的电解槽、机组工位、准备架的坐标标定，且无需编程人员参与，行车操作人员可自行完成，既大大减少了后期的维护工作，也提高了电解车间的生产效率和电解过程的信息化和自动化水平。

附图说明

图1为本发明一个实施例的电解车间位置信息管理和测距数据处理方法流程图；

图2为电解车间目标位置的布局图；

图3为本发明一个实施例中目标位置的位置坐标重新标定流程图；

图5为本发明一个实施例中更改数据中的位置坐标信息流程图；

图4为本发明一个实施例中激光测距信号丢失后的处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1，为本发明一个实施例的电解车间位置信息管理和测距数据处理方法，适用于自动控制的电解行车，具体包括：s1，利用电解行车上安装的激光测距仪标定每一个目标位置的位置坐标；s2，为每一个目标位置进行编号，并建立目标位置编号与位置坐标之间的映射关系表，并将建立的映射关系表存储于数据库中，其中，通过所述编号唯一识别目标位置；s3，根据数据库中的所述映射关系表，建立所有目标位置之间的相对位置关系；s4，当后期更换激光测距仪时，利用重标规则自动更新数据库中映射关系表。

在传统的电解生产中，全凭操作工的操作经验和地面的人员手动进行目测定位，行车工精神必须高度集中且操作动作频繁，工作强度和压力很大，且容易误操作，安全性不高。在某些有测距仪器的行车上，电解车间电解槽、机组工位、准备架没有进行有效的位置信息管理，当更换测距仪器之后，需要人工重新进行逐一校正输入。由于电解车间往往有总数多达几百甚至上千的位置信息，工作量极其巨大，往往耗时数月才能完成，且需要编程人员参与。因此，对电解车间的目标位置的位置信息进行有效管理，既能提高行车的定位精度，保证安全又能避免因更换测距仪器而耽误电解的生产。

本实施例中首先利用安装在电解行车上的激光测距仪标定电解车间的每一个目标位置的位置坐标，并对每一个目标位置进行编号，其中，目标位置编号能够唯一识别每一个目标位置，本实施例中的目标主要是指每一个电解槽位、每一个机组槽位以及每一个准备架位置，电解车间的每个电解槽位、机组工位和准备架的布局图可参见图2，基本上是成排成列布局的。

然后将目标位置编号和每一个目标位置的实际位置坐标对应起来，建立目标位置编号和位置坐标之间的映射关系表，并将映射关系表存储于电解行车的plc控制器的数据库中。当电解行车需要达到某一个目标位置时，操作人员只需要在电解行车的人机界面上输入目标位置的编号，电解行车的plc会根据输入的目标位置编号，从映射关系表中查找得到目标位置编号对应的目标位置坐标，并控制电解行车行至目标位置。

本实施例通过激光测距仪标定电解车间的每一个目标位置坐标，并对其进行编号，且将每一个目标位置编号与实际的位置坐标进行映射，建立电解车间位置信息数据库，实现实际编号与坐标的映射关系，当电解行车需要行至目标位置时，根据输入的位置编号，即可自动得到与编号对应的目标位置的实际坐标。

得到了电解车间的每一个目标位置编号与实际的位置坐标之间的映射关系表后，建立电解车间的所有目标位置之间的相对位置关系。当后续激光测距仪更换后，利用重标规则自动更新数据库中映射关系表，无需人工重新进行多达数月的电解槽、机组工位、准备架的坐标标定，且无需编程人员参与，行车操作人员可自行完成，既大大减少了后期的维护工作，也提高了电解车间的生产效率和电解过程的信息化和自动化水平。

在本发明的一个实施例中，所述步骤s1利用电解行车上安装的激光测距仪标定每一个目标位置的位置坐标具体包括：s11，以车间的反射光板为相对坐标零点，对电解行车进行位置调整，使所述电解行车处于目标位置正上方；s12，将安装在电解行车上的激光测距仪读取的电解车的当前测距值作为目标位置的位置坐标。

本实施例在建厂期间，会以车间的反射光板为相对坐标零点，即以车间的反射光板为参考，对电解车间的每一个电解槽位、每一个机组工位以及每一个准备架的位置进行测量。在测量的过程中，对电解行车进行位置调整，当其恰好处于电解槽位或者机组工位或者准备架的上方时，安装在电解行车上的激光测距仪读取电解行车的当前测距值，此时，电解行车的当前测距值即为电解行车的位置坐标。

其中，电解行车包括大车和小车，大车可以用来测量每一个目标位置的横坐标，小车可以用来测量每一个目标位置的纵坐标；或者反过来，小车测量每一个目标位置的横坐标，大车测量每一个目标位置的纵坐标。

其中，本实施例利用电解大车标定每一个目标位置的横坐标的数据可参见如下表格1。

表1

当测量得到每一个目标位置的位置坐标后，对每一个目标位置进行编号，其中，目标位置编号能够唯一识别车间内的每一个目标位置。本实施例在电解行车内具有plc控制器中，在plc控制器内建立数据库，将目标位置的编号与测量的位置坐标之间的映射关系形成映射关系表存储于数据库中。在具体实施例的过程中，在plc控制器内部建立两个数据库，一个用来存储编号和目标位置横坐标之间的映射关系表，另一个用来存储编号和目标位置纵坐标之间的映射关系表。

由于电解车间厂房建造后，每一个电解槽位、机组工位以及每一个准备架的实际位置基本上是不会变化的，因此，当上述实施例测量得到电解车间的每一个目标位置的实际位置坐标后，本实施例建立所有目标位置之间的相对位置关系，并将所有目标位置之间的相对位置关系存储于plc控制器的存储区。参见图3，在本实施例中，通过建立每相邻的两个目标位置之间的相对位置关系来建立所有目标位置之间的相对位置关系。

在本发明的一个实施例中，当更换激光测距仪引起参考坐标零点改变时，通过重新测定所有目标位置中的其中一个位置的位置坐标，并根据建立的所有目标位置之间的相对位置关系，调整其它位置的位置坐标，即可更新数据库中映射关系表中所有目标位置的位置坐标。

电解车上安装的激光测距仪使用时间较长时，会发生损坏，因此，需要更换新的激光测距仪，当激光测距仪更换后，参考坐标零点会发生改变，因此，此时测量的整个电解车间的所有目标位置的实际位置坐标都会发生改变，以前，需要人工一个一个在此测量，由于电解车间的目标位置非常多，这个重新定位的时间会需要数月，效率太低。由于电解车间的所有目标位置之间的相对位置关系不会发生改变，因此，当电解行车上的激光测距仪更换后，只需要重新标定所有目标位置中的一个目标位置的实际位置坐标，然后根据之前建立的每相邻两个目标位置之间的相对位置关系，计算出其它的所有的目标位置的实际位置坐标。当激光测距仪更换后，采用这种方式能够非常快速地得到电解车间每一个目标位置相对坐标零点改变后的实际位置坐标，而不需再重新测量每一个目标位置的实际位置坐标。

在本发明的另一个实施例中，还包括：当目标位置的位置坐标发生改变时，重新标定该目标位置的位置坐标后，通过向电解行车上的人机界面输入目标位置编号和对应的改变后的目标位置坐标，对目标位置的位置坐标进行更新。

电解行车在长期的运行过程中，由于吊具的套筒与电解槽位上的定位锥不可避免发生磕碰，而使定位锥的位置发生微小的移动，定位锥长时间的微小移动会产生影响电解行车定位的累积误差。当操作工发现某个电解槽位或者某个机组工位或者某个准备架出现定位完成，但吊具的套筒无法套入定位锥时，此时需要人工对该位置进行重新定位标定。参见图4，在对应的数据库中修改位置信息，为了避免无关人员更改数据库信息，当操作人员通过向电解行车上的人机界面输入目标位置编号和对应的改变后的目标位置坐标时，需要输入密码，即对操作人员的权限进行设置，保证数据库的安全性。

在本发明的另一个实施例中，在控制电解行车行至目标位置的过程中，利用电解行车上的激光测距仪实时对电解行车的当前位置进行测量，以便根据电解行车的当前位置和目标位置之间的距离，调整电解行车行至目标位置的行进速度。

在电解车间的电解过程中，当电解行车需要达到目标位置时，操作人员在电解行车的人机界面上输入需要达到的目标位置，比如，向人机界面上输入目标位置的编号，比如，输入目标电解槽位的槽号，电解行车内部的plc控制器根据输入的目标位置的编号，在数据库中查找编号所对应的目标位置的位置坐标，然后plc控制器控制电解行车自动行至目标位置。在电解行车行至目标位置的过程中，激光测距仪会实时测量电解行车的当前位置坐标，然后plc控制器根据电解行车的当前位置坐标和目标位置的位置坐标，来控制电解行车行至目标位置的速度。因此，在电解行车行至目标位置的过程中，电解行车的行进速度是时常变化的，比如，当电解行车距离目标位置比较远时，可以加快电解行车的行进速度；而当电解行车距离目标位置比较近时，电解行车的行进速度会慢一些。

在本发明的一个实施例中，还包括：在电解行车行至目标位置的过程中，当激光测距仪的实时测距信号丢失时，通过激光测距仪的实时测距信号丢失前的测距数据来预测激光测距仪的实时测距信号丢失周期内的测距数据。

在电解行车高速运行的过程中，由于轨道不平、吊具摆动等原因造成电解行车振动导致激光测距仪抖动进而激光点移动出反射光板外引起激光实时测距信号丢失。激光测距信号丢失，此时读取的电解行车的当前位置坐标值为0，而电解行车的给定速度是由电解行车的当前实时位置和目标位置之间的距离确定的。由于此时电解行车的当前位置确定为0，会导致电解行车的给定速度发生突变，长此以往，会降低电解行车的使用寿命，而且此时计算出来的电解行车的行进速度也是错误的，对电解行车的安全稳定运行造成影响。因此，本实施例通过激光测距仪的实时测距信号丢失前的测距数据来预测激光测距仪的实时测距信号丢失周期内的测距数据。

在本发明的一个实施例中，可参见图5，通过激光测距仪的实时测距信号丢失前的测距数据来预测激光测距仪的实时测距信号丢失周期内的测距数据具体包括：在电解行车行至目标位置的过程中，在每一个扫描周期读取激光测距仪测量得到的电解行车的当前位置；当激光测距仪的实时测距信号丢失时，根据所述实时测距信号丢失前的多个周期测得的电解行车的位置，判断在所述多个周期内电解行车的近似运动状态，推测出激光测距仪在实时测距信号是丢周期内的位置。

具体的，在电解行车行至目标位置的过程中，在每一个扫描周期读取激光测距仪的量得到的电解行车的当前位置；当激光测距仪的实时测距信号丢失时，根据所述实时测距信号丢失前的多个周期测得的电解行车的位置，判断在多个周期内电解行车是处于匀速运行状态或匀加速运行状态或匀减速运行状态；根据电解行车在所述三个周期内的运行状态，推测出激光测距仪在实时测距信号是丢周期内的位置。

通过上述方法能够将电解行车的实时测距信号丢失后的周期内的测试数据填补起来，以便来根据电解行车的当前位置和目标位置之间的距离，确定电解行车的行进速度。

另外，在电解行车行至目标位置的过程中，为方便操作人员，以及减少操作人员的失误，在电解行车执行每一次作业运行的过程中，在电解行车的人机界面上显示电解行车行至的当前目标位置和下一个目标位置，使得操作人员根据显示的下一个目标位置进行操作。

下面以一个具体的例子来对本发明提供的电解车间位置信息管理和测距数据处理方法介绍。

电解车间阴阳极板电解周期一定，电解周期终结时，电解行车要迅速完成电解槽极板更新工作，主要来回运行于地面机组区和电解槽区之间，对电解行车目标定位的精度要求很高。本发明实施例的电解车间槽面区共有a～f六组，每组4列，每列15槽，共计360个电解槽。机组区分别有阳极准备机组1、2，残极洗涤机组，阴极准备机组，阴极剥片机组，12个准备架共计17个机组工位，则位置信息则有377组坐标对，其中，电解车间的每一个目标位置是以横纵行列排列。

本发明实施例的377组坐标对的获取，是多次调整电解行车至电解槽或机组工位或准备架正上方，来回微调电解行车至吊具上的套筒恰好套入电解槽上的定位锥，则此时电解行车上的激光测距仪测出此时该位置的坐标值，并做记录，依次逐个槽位和工位都按此方法进行标定，该过程约需要数月，在建厂初期可完成该工作。

在电解行车plc控制器内分别建立每一个目标位置的横纵坐标的位置信息数据库。每个数据的主键为该数据的地址，为每一个目标位置，即每个电解槽、机组工位以及准备架的位置进行编号，然后建立每个电解槽、机组工位或准备架的实际名称与其编号之间的对应关系，以及编号与其物理位置坐标的一一对应关系。当下达当天的作业任务时，操作人员只需在电解行车的人机界面输入对应的目标位置的实际名称即可。例如当前的目标位置是a组4列12号槽时，操作人员只需在人机界面上点击a组按钮和第4列第12个按钮即可将a组4列12号槽根据上位机指令转换成编号去搜寻地址，在数据库中依据地址搜寻目标位置坐标自动赋给内部程序，控制电解行车行至目标位置，实现了对电解行车的自动运行的精准定位，减少人工成本。

在电解行车高速运行过程当中，由于轨道不平、吊具摆动等原因会造成电解行车大小车振动导致激光测距仪抖动进而激光点移动出反光板外引起激光实时测距信号丢失。激光反射信号丢失，则读取到的电解行车的实时位置值为0，而电解行车的给定速度是由读取的电解行车的当前实时位置和目标位置的相对距离给定，因此会导致电解行车的给定速度发生突变，长此以往会降低电机的使用寿命，对电解行车的安全稳定运行会造成影响。因此，本发明实施例提出一种处理方法：

在plc控制器cpu的每个扫描周期t0内，均会读取一次激光测距仪的实时值，即电解行车的当前位置信息，并存储于实时位置存储区，其中，cpu的扫描周期t0通常在数十毫秒左右。

设定一个计数器，在每一个扫描周期读取激光测距仪的状态字的故障位，即判断激光测距信号是否丢失。当激光测距信号丢失时，启动计数器进行计数，计数器输出为当激光测距信号恢复则对计数器复位，计数器输出为0。

当激光测距仪的信号正常时，则存储区中的数据就是此时电解行车当前正确的位置坐标值。

当激光测距仪在δt＝t2-t1,δt＝nt0(n一般不大于10)一个或连续多个周期内丢失信号时，可分为以下几种情况。

(1)当s3-s2＝s2-s1时，在(t1-t0)～t2内可认为电解行车匀速运行，则在激光测距信号丢失时间内第n个周期的测距值为：

(2)当s3-s2＞s2-s1时，在(t1-t0)～t2内可认为电解行车匀加速运行，则在激光测距信号丢失时间内第n个周期的测距值为：

(3)当s3-s2＜s2-s1时，在(t1-t0)～t2内可认为电解行车匀减速运行，则在激光测距信号丢失时间内第n个周期的测距值为：

其中t0为cpu的扫描周期，t1为激光测距信号丢失时间点，t2为激光测距信号恢复时间点，δt为t2-t1的时间差，s1,s2,s3分别为激光测距信号丢失前三个扫描周期的测距值以及激光信号恢复后第一个扫描周期的测距值。sy(n)为在激光信号信号丢失时间内第n个周期的测距值。此测距数据处理方法可解决任何时间段内单个或多个周期的测距信号丢失问题。

考虑电解车间长期的酸雾和较强的电磁环境，以及电解行车运行过程中的振动均会对激光测距仪器造成损坏。当需要更换激光测距仪器时，相对参考零点会发生变化，势必导致整个电解车间的全部位置信息发生变化。而人工手动操作电解行车重新进行坐标标定，是一项极其耗时费力的事情，往往需要数月的时间，并且全程需要编程人员的参与进行位置信息数据库的更新。基于此，本实施例提出重标规则，只需人工标定一个位置坐标即可完成所有位置信息数据库的更新，只需行车操作人员完成，无需编程人员的参与，且不耽误生产。该重标规则详述如下：

电解车间电解槽、机组工位和准备架实际物理位置相对固定，更换激光测距仪器并不影响它们之间的相对位置关系。因此，在开始测量得到电解车间的每一个目标位置的位置坐标后，建立每相邻两个目标位置之间的相对位置关系，进而可以得到电解车间所有目标位置之间的相对位置关系。以递归的思想，只需重新标定一个位置的坐标，则根据所有目标位置之间的相对位置关系，能够计算出整个电解车间的所有其它位置的位置坐标。以位置信息的横坐标为例，重标规则可用下式表示：

δxi＝xi+1-xi(1≤i≤376，i∈n)；(4)

则更换激光测距仪器，参考零点改变后的横坐标重标为：

x′i+1＝x′i+δxi(1≤i≤376，i∈n)。(5)

其中：xi、xi+1、δxi分别为编号为i、i+1的横坐标及它们的横坐标相对位置差，x′i、x′i+1分别为更换激光测距仪器，参考零点变化后编号为i、i+1的横坐标。

而x1的位置首先标定，则所有编号的位置信息均可确定：

x′2＝x′1+δx1

x′3＝x′2+δx2

……

x′377＝x′376+δx376。(6)

此外，电解车间的电解槽按横纵排列，同列的横坐标相同，只需求取360-377号，1与16、31、46号之间横坐标相对差，则重标规则可进一步简化为：

x′16＝x′1+δx1-16，x′31＝x′1+δx1-31x′46＝x′1+δx1-46；

x′15(j-1)+60(i-1)+1＝x15(j-1)+60(i-1)+2＝...＝x15(j-1)+60(i-1)+k；

x′361＝x′360+δx360；

x′362＝x′361+δx361；

……

x′377＝x′366+δx366。(7)

其中：1≤j≤4，1≤i≤6，1≤k≤15，i，j，k∈n，δx1-16，δx1-31，δx1-46表示1号分别与16号、31号、46号横坐标相对差，同理，电解车间所有位置的纵坐标亦可用同样的方法确定，即：

y′2＝y′1+δy1

y′3＝y′2+δy2

……

y′377＝y′376+δy376。(8)

电解行车在长期的运行过程中，由于吊具的套筒与电解槽上的定位锥不可避免发生磕碰，而使定位锥位置发生微小的移动，定位锥长时间的微小移动会产生影响电解行车定位的累积误差。当操作工发现某个电解槽或机组工位或准备架出现定位完成，但吊具的套筒无法套入定位锥时，此时说明需要对该位置重新进行坐标标定，对应的数据库中的位置信息也需要改写，为了避免无关人员更改数据库信息，为数据库设置密码，需要操作权限方可进入。例如a组1列1号的电解槽出现问题时，在人机界面上输入密码进入坐标校正界面，输入需要校正的槽号a组1列1号，手动调整至吊具套筒恰好与定位锥对准的位置，将此时的测距值输入，则根据a组1列1号的主键即在数据库中的地址，按确认即可改写位置值，无需编程人员参与，行车操作人员自行即可完成。

此外利用建立的位置数据库，电解槽号、机组工位号、准备架号与其编号、实际物理位置的一一对应关系，例如当操作人员选择电解槽、机组工位或准备架中的某个作为目标位置时，则将其转化为编号1-377之间的某个，例如编号为1号时，结合文本图形列表可搜寻对应的目标位置的实际名字，显示在人机界面的触摸屏上为a组-1-1，根据作业任务为出阴极，则下一目标显示为阴极剥片机组。显示当前任务和下一目标位置，可以有助于操作人员进行下一步的任务调度。

本发明提供的一种电解车间位置信息管理和测距数据处理方法，对电解车间的电解槽位、机组工位、准备架等大量的位置信息建立数据库进行有效维护管理，对电解行车作业精准定位起到基础性作用。建立电解车间的所有位置之间的相对位置关系，在长期的生产过程中，需要更换激光测距仪器，进而电解车间的每一个位置信息需要更新时，只需要重新标定某一个位置的位置坐标，然后根据所有位置的相对位置关系即可计算出其它所有位置的位置坐标，减少了坐标信息重标的工作量，节省人力成本。此外对运行过程中的激光测距信号丢失后的数据处理也保证了电解行车运行的安全与稳定，进一步提高了电解车间电解过程的信息化和自动化水平。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。