【技术实现步骤摘要】
一种斗轮机激光防撞方法及系统
[0001]本专利技术涉及斗轮机安全作业
，特别涉及一种斗轮机激光防撞方法及系统。
技术介绍
[0002]煤场中的煤散料主要通过斗轮机进行堆料和取料作业，实现斗轮机的自动化既减少人力成本的同时又提高堆取料效率。然而，斗轮机自动化运行过程仍存在一些安全风险，像斗轮机运行轨道上有障碍物、悬臂动作与煤堆发生碰撞，情况较轻可能是出现操作失误导致生产效率低下，情况严重则可能导致斗轮机部件损坏，耽误生产。
[0003]因此，本专利技术提供一种斗轮机激光防撞方法及系统。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供一种斗轮机激光防撞方法及系统，用以通过利用激光传感器获取的斗轮机大车部位的传感数据，判断大车部位前后是否存在障碍物；利用构建的三维煤堆模型的煤堆参数信息、斗轮机悬臂的具体数据，判断悬臂部位与两侧煤堆的安全预警等级，从而做出预警措施，确保斗轮机安全作业。
[0005]本专利技术提供一种斗轮机激光防撞方法及系统，包括：
[0006]步骤1：实时获取斗轮机上大车部位的第一定位以及悬臂部位的第二定位，同时，基于设置在大车部位的前方传感器以及后方传感器实时采集大车部位的激光传感数据；
[0007]步骤2：根据所述第一定位以及激光传感数据，判断大车部位的前后范围内是否存在障碍物，若存在障碍物，则紧急停机；
[0008]步骤3：若不存在障碍物，则根据斗轮机的悬臂部位预先建立的煤堆监测系统，对悬臂部位的两侧进行煤堆监测，构建得到三维煤堆模型；>[0009]步骤4：根据所述三维煤堆模型的煤堆参数信息、第二定位以及悬臂高度，实时判断悬臂部位与两侧煤堆的安全预警等级，并做出对应的预警措施。
[0010]优选的，实时获取斗轮机上大车部位的第一定位以及悬臂部位的第二定位，包括：
[0011]在斗轮机固定运行轨道上沿线均匀布置载码体，同时，在大车部位安装第一载码体感应器以及在悬臂部位的前端安装第二载码体感应器；
[0012]当所述斗轮机移动时，基于第一载码体感应器与固定运行轨道上所布置的载码体的通信连接，获取大车部位的第一定位以及基于第二载码体感应器与固定运行轨道上所布置的载码体的通信连接，获取悬臂部位的第二定位。
[0013]优选的，根据所述第一定位以及激光传感数据，判断大车部位的前后范围内是否存在障碍物，包括：
[0014]步骤11：根据所述斗轮机所处的移动方向，从所述激光传感数据中提取匹配的第一数据；
[0015]步骤12：将所述第一数据进行预处理，得到第一图像；
[0016]步骤13：获取所述预设安全距离下基于激光传感数据的激光反馈能量，并从能量
‑
像素映射表中，获取与所述激光反馈能量一致的预设灰度阈值；
[0017]步骤14：若第一图像中存在像素点的灰度值小于预设灰度阈值，则将所述像素点的灰度值更新为0，否则，更新为1；
[0018]步骤15：获取更新后第一图像中像素点的灰度值为1的第一像素数量；
[0019]步骤16：若第一像素数量大于预设数量，且从所述第一数据中提取的距离大车部位安装的激光传感器最近的参考障碍物的标准距离等于或小于预设安全距离，则判断大车部位的前后范围内存在障碍物。
[0020]优选的，若不存在障碍物，则根据斗轮机的悬臂部位预先建立的煤堆监测系统，对悬臂部位的两侧进行煤堆监测，构建得到三维煤堆模型，包括：
[0021]步骤21：基于设置在悬臂部位的不同位置的激光扫描仪，对悬臂部位两侧的煤堆进行扫描，获取得到若干组煤堆点云数据；
[0022]步骤22：对所有组煤堆点云数据进行融合处理，构建得到三维煤堆模型。
[0023]优选的，对所有组煤堆点云数据进行融合处理，构建得到三维煤堆模型，包括：
[0024]步骤31：采用双边滤波算法对每组煤堆点云数据进行噪声去除以及冗余处理，得到对应组的第一点云数据；
[0025]步骤32：对相邻组的第一点云数据采用粗配准方式进行边缘融合，并对边缘融合线进行精细处理，其中，当精细处理结果中的同个位置上存在两个点云数据时，求取平均值，作为对应位置的最后点云数据；
[0026]步骤34：对所有精细化后的组的点云数据采用基于点云法线估计法进行三角化处理，得到三维煤堆模型。
[0027]优选的，所述激光扫描仪的位置分布按照预设间隔距离均匀分布在斗轮机悬臂末端部位两侧，利用悬臂回转动作获取煤堆的扫描数据。
[0028]优选的，根据所述三维煤堆模型的煤堆参数信息、第二定位以及悬臂高度，实时判断悬臂部位与两侧煤堆的安全预警等级，并做出对应的预警措施，包括：
[0029]步骤41：基于三维煤堆模型的煤堆参数可视化，获取煤堆位置信息以及煤堆实时高度数据；
[0030]步骤42：分别利用安装在距离悬臂铰点预设距离远的位置的倾角传感器，以及安装在悬臂回转机构的转向角度传感器，测量得到悬臂俯仰角度以及悬臂回转角度；
[0031]步骤43：基于所述悬臂回转角度以及悬臂俯仰角度，确定悬臂高度；
[0032]步骤44：基于所述第二定位、煤堆位置信息、煤堆实时高度数据以及悬臂高度，获取安全等级评价值，对悬臂的当前安全预警等级进行判断，并根据安全预警等级的判断结果，做出对应措施。
[0033]优选的，基于所述第二定位、煤堆位置信息、煤堆实时高度数据以及悬臂高度，获取安全等级评价值，对悬臂的当前安全预警等级进行判断，并根据安全预警等级的判断结果，做出对应措施，包括：
[0034][0035]其中，P
i
表示为斗轮机基于第i个煤堆的安全等级评价值，取值范围为(0，1)；D
i
表示为基于第二定位与煤堆位置信息所确定的悬臂位置与第i个煤堆位置的实时间距；θ1表示为测量悬臂与煤堆之间相对距离的误差因子；t
i
表示为斗轮机到达第i个煤堆的时间变化量；ω1表示为悬臂移动到第i个煤堆所处位置的相对速度对安全等级评价值的影响权重因子；表示为斗轮机悬臂高度与第i个煤堆实时高度在t
i
内的变化量；ω2表示为斗轮机悬臂位置与第i个煤堆的实时高度差对安全等级评价值的影响权重因子，其中ω1>ω2；v
max
表示历史移动过程中的最大相对速度；h
max
表示历史移动过程中在t
i
内的最大变化量；分析获取的所有等级评价值，若等级评价值大于或等于0.6，则不输出安全预警等级，即不产生预警信号；
[0036]若存在等级评价值处于(0.35，0.6)取值范围内，则判断当前安全预警等级为二级预警并输出二级预警信号；
[0037]此时，控制中心根据获取的二级预警信号，控制斗轮机进行减速行驶，同时，控制悬臂抬高一定高度，并实时获取对应的安全等级评价值，直至不产生预警信号；
[0038]若存在等级评价值处于(0，0.35]取值范围内，则判断当前安全预本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种斗轮机激光防撞方法，其特征在于，包括：步骤1：实时获取斗轮机上大车部位的第一定位以及悬臂部位的第二定位，同时，基于设置在大车部位的前方传感器以及后方传感器实时采集大车部位的激光传感数据；步骤2：根据所述第一定位以及激光传感数据，判断大车部位的前后范围内是否存在障碍物，若存在障碍物，则紧急停机；步骤3：若不存在障碍物，则根据斗轮机的悬臂部位预先建立的煤堆监测系统，对悬臂部位的两侧进行煤堆监测，构建得到三维煤堆模型；步骤4：根据所述三维煤堆模型的煤堆参数信息、第二定位以及悬臂高度，实时判断悬臂部位与两侧煤堆的安全预警等级，并做出对应的预警措施。2.根据权利要求1所述的一种斗轮机激光防撞方法，其特征在于，实时获取斗轮机上大车部位的第一定位以及悬臂部位的第二定位，包括：在斗轮机固定运行轨道上沿线均匀布置载码体，同时，在大车部位安装第一载码体感应器以及在悬臂部位的前端安装第二载码体感应器；当所述斗轮机移动时，基于第一载码体感应器与固定运行轨道上所布置的载码体的通信连接，获取大车部位的第一定位以及基于第二载码体感应器与固定运行轨道上所布置的载码体的通信连接，获取悬臂部位的第二定位。3.根据权利要求1所述的一种斗轮机激光防撞方法，其特征在于，根据所述第一定位以及激光传感数据，判断大车部位的前后范围内是否存在障碍物，包括：步骤11：根据所述斗轮机所处的移动方向，从所述激光传感数据中提取匹配的第一数据；步骤12：将所述第一数据进行预处理，得到第一图像；步骤13：获取所述预设安全距离下基于激光传感数据的激光反馈能量，并从能量
‑
像素映射表中，获取与所述激光反馈能量一致的预设灰度阈值；步骤14：若第一图像中存在像素点的灰度值小于预设灰度阈值，则将所述像素点的灰度值更新为0，否则，更新为1；步骤15：获取更新后第一图像中像素点的灰度值为1的第一像素数量；步骤16：若第一像素数量大于预设数量，且从所述第一数据中提取的距离大车部位安装的激光传感器最近的参考障碍物的标准距离等于或小于预设安全距离，则判断大车部位的前后范围内存在障碍物。4.根据权利要求1所述的一种斗轮机激光防撞方法，其特征在于，若不存在障碍物，则根据斗轮机的悬臂部位预先建立的煤堆监测系统，对悬臂部位的两侧进行煤堆监测，构建得到三维煤堆模型，包括：步骤21：基于设置在悬臂部位的不同位置的激光扫描仪，对悬臂部位两侧的煤堆进行扫描，获取得到若干组煤堆点云数据；步骤22：对所有组煤堆点云数据进行融合处理，构建得到三维煤堆模型。5.根据权利要求4所述的一种斗轮机激光防撞方法，其特征在于，对所有组煤堆点云数据进行融合处理，构建得到三维煤堆模型，包括：步骤31：采用双边滤波算法对每组煤堆点云数据进行噪声去除以及冗余处理，得到对应组的第一点云数据；
步骤32：对相邻组的第一点云数据采用粗配准方式进行边缘融合，并对边缘融合线进行精细处理，其中，当精细处理结果中的同个位置上存在两个点云数据时，求取平均值，作为对应位置的最后点云数据；步骤34：对所有精细化后的组的点云数据采用基于点云法线估计法进行三角化处理，得到三维煤堆模型。6.根据权利要求4所述的一种斗轮机激光防撞方法，其特征在于，所述激光扫描仪的位置分布按照预设间隔距离均匀分布在斗轮机悬臂末端部位两侧，利用悬...
【专利技术属性】
技术研发人员：程延光，郭蕙敏，徐俊健，鲍熠，吴刚，李庆平，李海旭，马健，
申请(专利权)人：华能南京金陵发电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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