堆取料机(斗轮机)防碰撞控制系统

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1、堆取料机（斗轮机）防碰撞定位控制系统中海达定位技术有限公司（编制）2015年5月16日星期六www.zhdbds.com10在国内外煤炭码头中，堆料机、取料机是散货堆场作业的核心设备，堆取料机空间防碰撞系统一直是个难题。设计一种堆取料机空间防碰撞控制系统，其原理是在堆取料机上的大臂和回转中心安装gps流动站，通过gps的位置信息和空间几何算法，得出两个堆取料机之间的最小距离从而可以判断出堆取料机发生碰撞的可能性，使得工作人员进行相应处理，解决行走编码器不准确、误差累积的问题。本系统可以实时计算出堆取料机大臂的相对位置和距离，可实现两台甚至多台堆取料机在同一个场垛中安全作业。1背景技术堆取料作业

2、过程中，在一个堆场中经常需要使用多个堆取料机进行作业。避免空间碰撞事故。在一个堆场中可能有多个堆取料机，10沿着行走轨道进行行走作业，在行走过程中，多个堆取料机的大臂之间有可能会发生碰撞。目前国内没有有效来提前预知堆取料机之间是否将要发生碰撞，堆取料机空间防碰撞是堆取料作业过程中的难题。具体来说，现有的防碰撞方法中需要结合堆取料机的行走数据，而现有的方法获取的堆取料机的行走数据经常不准，由于堆取料机的行走距离很长，都在1500m以上，而用于获取堆取料机的行走数据的行走编码器都安装在行走轮上，堆取料机的行走轨道与堆取料机的行走轮之间的摩擦力不均，一旦堆取料机的行走轮出现打滑现象，行走数据就会出现

3、不准确的情况，长时间累积会造成误差越来越大，即使通过行走定点校正对编码器进行修正，但不准确因素仍无法彻底克服。其次，对大臂的空间位置计算过程非常复杂，该计算过程需要结合行走、俯仰、回转3个编码器的数值进行空间建模，而这3个编码10器都有不同程度的误差，这就造成累积误差，故大臂空间坐标的准确性不高。另一种现有的防碰撞方法是根据2个堆取料机是否处于一个场垛进行判断，如果2个堆取料机不在同一个场垛就可以正常作业。2个堆取料机进入一个场垛进行作业时，就对两个堆取料机都进行锁定，使其不能工作，由此避免堆取料机之间发生碰撞，这严重影响了堆取料机的同场作业。由于以上原因，现有的防碰撞方法无法有效避免堆取料机

4、空间防碰撞问题，使得2个堆取料机无法同时在同一个堆场中安全作业，严重影响效率。故当前一般都采用人工监控的方法来避免空间碰撞事故。2具体设计方案堆取料机空间防碰撞系统，该系统包括：大臂位置反馈系统、空间数据计算系统、空间防碰撞控制系统。现在分别介绍其详细设计。2.1大臂位置反馈系统通常的大臂空间位置反馈都是采用行走、回转、俯仰三个编码器的数值计算得出的，本设计采用当今世界上最先进的定位手段-RTKGPS测量系统。RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分（Real-timekinematic）方法，是GPS应用的重大里程碑。高精度的GPS测量必须采用载波相位

5、观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘10米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。基准站的位置可以根据具体需要设置在任意位置，在本系统中，选取中控室安装一台基准站，每台堆取料机上安装两台流动站，分别安装在大机回转中心点和大臂头部中心点处，流动站安装位置如下图所示：在图中，1为1号流动站，2为2号流动站。两个流动站实时检测

6、空间的三维坐标信息，并通过以太网传输给中控室的plc主机，这样根据“两点确定一条直线”原理，中控plc就可以实时的知道堆取料机的大机回转中心和堆取料机的大臂头部中心所在轴线的位置了。通过使用流动站和基准站来检测的大臂位置信息可以精确到厘米10级，并且不受堆取料机自身行走轮打滑和其他编码器累积误差的影响，因此比现有的防碰撞方法更加准确高效。克服了现有技术中由于大臂空间位置反馈都是采用行走、回转、俯仰三个编码器的数值计算得出的，而造成的误差累积问题。2.2空间数据计算系统空间数据计算系统的主要任务是根据采集到的各堆取料机臂的大臂位置信息来计算任意两台堆取料机大臂的空间最小距离。可以通过多种方法来根

7、据位置信息确定多个堆取料机中任意两个堆取料机的大臂之间的最小距离，由于堆取料机的大臂较长，两个堆取料机之间的距离可以近似看作是两个堆取料机的大臂之间的距离。所以两个堆取料机之间的最小距离为：一堆取料机的大机回转中心和堆取料机的大臂头部中心所构成的线段、与另一堆取料机的大机回转中心和堆取料机的大臂头部中心所构成的线段之间的最小距离。其中当两个堆取料机的大臂共面时，最小距离为一堆取料机的大臂头部中心到