[发明专利]一种用于散粮出仓设备的周围环境感知系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及粮食流通领域，特别是涉及一种用于散粮出仓设备的周围环境感知系统与方法。

背景技术

在粮食的储运过程中，粮食出仓是必不可少的流通环节。目前出仓设备包括扒谷机、吸粮机等，这些设备需要多个工作人员现场操作，设备作业效率低，出仓时间长，并且粮食在出仓过程中将不可避免产生大量粉尘，对工作人员的健康造成危害。无人操作的智能化散粮出仓设备能够自动避开粮仓内的障碍物，自主选择粮堆作业，作业过程不需工作人员在仓内参与。与传统出仓设备相比，智能化的散粮出仓设备能够显著地减少散粮出仓过程中的人工参与，降低人力成本，保护工人身体健康。

环境感知是智能化散粮出仓设备必备的首要功能。除粮堆外，粮仓内还存在墙壁和通风笼两种障碍物。通风笼是粮仓中必备的通风设备，它采用金属材料制造，铺设在粮仓地表，可使空气流均匀进入粮堆，有效地对粮食实施降温、降水、药剂熏蒸、气调、调质、排除残毒、异味等多向作业。散粮出仓设备周围环境感知，就是指精确感知设备周围通风笼、墙壁和粮堆的位置。研究散粮出仓设备周围环境感知方法和技术，对于智能化的散粮出仓设备的实现具有实际意义。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种粮食出仓设备的周围环境感知方法。该方法能够有效识别粮堆、墙壁和通风笼，并计算出上述物体与设备的距离。

为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种用于散粮出仓设备的周围环境感知系统，包括微处理器、超声波测距模块组、声光报警模块、电源模块，其中，

电源模块分别与微处理器通过接口电路相连接，用于给微处理器进行上电初始化，进而由微处理器向超声波测距模块组、声光报警模块进行供电，以驱动其工作；

所述超声波测距模块组固定设置在散粮出仓设备的喂料斗处，所述超声波测距模块组由多组超声波测距模块构成，每组所述超声波测距模块包含垂直分布的上下两个超声波测距传感器，用于测量喂料斗与周围环境中的被测物体的距离，并发送测量距离给微处理器；

所述微处理器通过分别与超声波测距模块组和声光报警模块相连接，用于接收超声波测距模块发送的测量距离，根据所述测量距离和同组的上下两个超声波测距传感器的高度差，计算被测面倾角θ，并判断被测物体类型；所述微处理器根据判断得出的被测物体的类型向声光报警模块和所述散粮出仓设备发送相应的控制信号；

优选的，所述超声波测距模块组包括：第一至第三超声波测距模块组，分布在散粮出仓设备的喂料斗的前、左、右三个侧面；每个侧面设置一组超声波测距模块。

进一步，所述微处理器计算被测面倾角θ，包括：

计算下式

其中，s₁为同组上方超声波测距传感器测量到的障碍物的距离，s₂为同组下方的传感器测量到的距离，h为同组两个传感器之间的高度差，θ为被测物体与水平面的夹角，即所述被测面倾角。

优选的，所述用于散粮出仓设备的周围环境感知系统，还包括：金属探测模块组，包括分布在所述喂料斗左前侧和右前侧的两组金属探测模块，每组金属探测模块包含一个金属传感器，用于检测粮堆中是否设有通风笼，检测到通风笼时，发送检测信号并通过IO接口输入至微处理器；微处理器触发声光报警模块发出警报。

进一步，当被测面倾角θ接近90°，所述微处理器判断所述被测物体为墙壁，向所述散粮出仓设备发出停止控制信号，所述散粮出仓设备在接收到所述停止控制信号时，停止前进；

当被测面倾角θ位于预设粮食静止角范围时，所述微处理器判断所述被测物体为粮堆，向所述散粮出仓设备发出前进控制信号，所述散粮出仓设备在接收到所述前进控制信号时，继续前进工作；

当检测到通风笼时，所述微处理器判断向所述散粮出仓设备发出停止控制信号，所述散粮出仓设备在接收到所述停止控制信号时，停止前进直至所述通风笼被人工取走，所述金属探测模块组不再检测到所述通风笼时，由所述微处理器控制所述散粮出仓设备继续前进工作。

其中，当满足以下两个条件之一时，所述微处理器控制所述声光报警模块4发出警报：

(1)所述微处理器判断所述被测物体为墙壁；

(2)所述金属探测模块组检测到通风笼。

本发明还包括一种用于散粮出仓设备的周围环境感知方法；具体包括以下步骤：

步骤S1、电源模块接入市电给微处理器进行上电初始化；进而由微处理器向超声波测距模块组、声光报警模块进行供电，以驱动其工作。