[发明专利]一种用于散货料场的激光防碰撞预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于散货料场的激光防碰撞预警系统。

背景技术

煤、矿石码头在堆、取料作业过程中，堆/取料机悬臂须不停地走行、回转与俯仰，因此，悬臂与料堆、相邻大堆/取料机之间的悬臂，以及悬臂与其它物体之间容易出现碰撞现象，从而造成安全生产事故。

典型的散货条形堆场堆/取料机的布置形式可如图1所示，其中，条形堆场宽400米左右，长700-1000米，其中分布有多条轨道，堆料机悬臂长35米，取料机悬臂长55米，且取料机按照“一线双机”布置（即一条轨道上分布大、小两部取料机），从分布图上可以看出，如果在堆/取料机在轨道上走行、回转时，不及时调整悬臂角度，则极易发生大机之间或者大机与料堆之间碰撞。

由于散货料场无人化作业是一种必然的发展趋势，因此，在研发无人堆取料控制系统的过程中，亟需建立设备安全运行监控及报警体系，尤其针对大堆/取料机的防碰撞预警更是重中之重。

当前，几乎所有散货料场中的堆/取料机的防碰预警方式都是采用PLC系统获取大堆/取料机的绝对坐标进行几何计算而得出相对位置，即获取大机的走行位置、悬臂旋回角度、悬臂俯仰角度，得出悬臂的空间坐标，从而进行防碰预警的。然而，由于PLC系统空间计算能力有限，通常需要将相邻大机的悬臂同时投影到平面坐标，在同一个面中进行相对距离的计算。这种方式存在两个重要的不足：

一、堆/取料机的位置编码器机械累计误差较大，防碰预警位置不够精确，基于坐标的误差、投影的误差，放大了空间位置，从而会演算出很多误报警情况，造成相邻大机作业时，容易受到信号连锁影响而无法作业；

二、此防碰预警方式只能解决相邻大机之间的防碰撞，而无法解决大机悬臂与货物大垛料堆之间、悬臂与其它障碍物（如其它流动作业机械等）之间的防碰撞问题。

另有单独采用激光扫描仪进行防碰撞报警的方法，即直接将激光扫描仪输出数据接入PLC系统数据模块上。然而这种方法只能获取数字量报警信号，而无法获取障碍物的实时距离和方位信息，更重要的是该数字量信号无法体现障碍物大小识别的功能，因此在多粉尘多颗粒状工况条件下的散货料场，极易发生误报警，影响作业。

因此，鉴于上述现有技术存在的不足，现在需要研发一种新的防碰撞装置，以解决上述问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种用于散货料场的激光防碰撞预警系统，以在智能无人化堆/取料作业过程中，实现无人值守的精准防碰撞预警功能。

本发明所述的一种用于散货料场的激光防碰撞预警系统，所述散货料场分布有具有悬臂的堆/取料机，该系统包括：

两台分别安装在所述堆/取料机的悬臂两侧的激光扫描仪，所述激光扫描仪在其扫描范围内获取障碍物信息，并输出含有该障碍物信息的扫描点位数据；以及

与所述激光扫描仪网络连接的防碰撞装置，该装置包括：

单片机，其接收并根据所述扫描点位数据，获取距离悬臂最近的障碍物与该悬臂之间实际距离以及距离悬臂最近的障碍物相对于该悬臂所在的实际方位，并根据所述距离悬臂最近的障碍物与该悬臂之间实际距离、所述距离悬臂最近的障碍物相对于该悬臂所在的实际方位，以及外围输入的障碍物与悬臂之间的距离报警阈值和障碍物相对于悬臂所在的方位报警阈值，向外围的堆/取料机PLC系统输出相应的用于控制所述堆/取料机减速或停车的报警信号。

在上述的用于散货料场的激光防碰撞预警系统中，所述单片机包括：

主控制模块；

与所述主控制模块连接的数据采集模块，其接收并向所述主控制模块输出所述扫描点位数据；

与所述主控制模块连接的报警阈值设置模块，其接受并向所述主控制模块输出所述障碍物与悬臂之间的距离报警阈值以及所述障碍物相对于悬臂所在的方位报警阈值；以及

与所述主控制模块连接的防碰撞预警处理模块，其包括：

扫描点除噪单元，其接收所述主控制模块输出的所述扫描点位数据，并去除所述扫描点位数据中的噪点数据，并输出含有障碍物信息的有效扫描数据；

与所述扫描点除噪单元连接的障碍物识别单元，其接收并根据所述有效扫描数据，计算障碍物的尺寸，并提取所述障碍物信息；以及