[发明专利]一种物料自动搬运控制系统

权利要求书

1.一种物料自动搬运控制系统，用于控制搬运抓斗的运行轨迹，其特征在于，包括中控操作台、作为通讯主站的plc主控单元、作为通讯从站的与所述主控系统分别连接的定位单元、物料检测单元、路径规划单元、驱动单元、防撞单元和冗余互补单元，所述中控操作台与plc主控单元连接，所述plc主控单元用于接收所述中控操作台的控制指令和所述通讯从站的请求信号，并按所述请求信号分析处理，分别对所述从站发出相应的控制指令；

所述定位单元根据搬运抓斗的工作位置及工作状态，对搬运抓斗的每个工作点进行定位；

所述物料检测单元根据不同窖池的长度、宽度及高度构建三维立体模型，对不同窖池内推料的状态进行检测；

所述路径规划单元根据搬运抓斗的位置和不同窖池中的推料情况，统筹规划不同搬运抓斗的搬运路径；所述路径规划单元结合不同窖池的内堆料高度和抓斗的运行距离、运行加速度、运行速度计算抓斗的最佳抓取路线，即计算搬运抓斗从初始位置到完成抓料运输的最短时间，设置所述不同窖池的内堆料高度和抓斗的运行距离、运行加速度、运行速度计算的优先级不同，其中，所述内堆料高度为第一优先级、抓斗运行距离为第二优先级、抓斗运行加速度为第三优先级、抓斗运行速度为第四优先级，为不同的优先级分配权重系数，所述权重系数的总和为1；

所述驱动单元根据最佳抓取路线带动搬运抓斗完成抓取动作；

所述防撞单元防止搬运抓斗在驱动单元带动的运行过程中发生碰撞以及防止搬运料斗与窖池和投料口之间发生碰撞；

所述冗余互补单元对系统中的定位单元、物料检测单元、驱动单元、防撞单元都采用双控制冗余互补，相互备份。

2.根据权利要求1所述的物料自动搬运控制系统，其特征在于：所述定位单元根据搬运抓斗的工作位置构建工作区域的二维平面模型，包括窖池的位置、投料点的位置、固定传送点的位置，所述定位单元根据搬运抓斗的工作状态对搬运抓斗的水平移动位置、升降高度、抓斗翻转位置通过绝对值编码器及激光测距仪进行精确定位。

3.根据权利要求1所述的物料自动搬运控制系统，其特征在于：所述物料检测单元设置在窖池中，包括激光扫描仪和扫描行车，采用激光扫描仪进行一维线性扫描、带动激光扫描仪旋转实现二维平面扫描、通过扫描行车带动激光扫描仪实现三维立体扫描，所述激光扫描仪对单点位置进行多次测量，通过高斯分布的统计算法进行数据处理，再将数据进行成像处理。

4.根据权利要求1所述的物料自动搬运控制系统，其特征在于：所述驱动单元包括带动搬运抓斗水平移动的横向滑移行车和纵向滑移行车、带动搬运抓斗上下移动的升降组件、以及带动搬运抓斗抓料的翻转组件，所述横向滑移行车、纵向滑移行车、升降组件和翻转组件均由PID精确控制滑移的速度和位置。

5.根据权利要求1所述的物料自动搬运控制系统，其特征在于：所述防撞单元包括用于检测搬运抓斗位置的传感组件，包括高度传感器和水平位置传感器，以及用于与伸缩投料口和起重机的安全互锁机构。

6.根据权利要求1所述的物料自动搬运控制系统，其特征在于：所述冗余互补单元包括：

定位单元的冗余互补，包括设置激光测距仪对搬运抓斗运行方向的两侧同步测距，实现速度及位置双重保护，及冗余保护；

物料检测单元的冗余互补，在窖池设置固定的激光扫描仪，在搬运抓斗上设置随动的激光扫描仪，实现固定的激光扫描仪和随动的激光扫描仪互补；

驱动单元的冗余互补，设置条码测距实现单元的精确定位，设置绝对值编码器作为位置冗余保护；

防撞单元的冗余互补，设置PID精确控制搬运抓斗位置，设置传感组件作为防撞冗余保护。

7.根据权利要求1所述的物料自动搬运控制系统，其特征在于：所述通信主站与各个通信从站之间采用有线通信和或无线通信的方式进行信号的传输。

8.根据权利要求1所述的物料自动搬运控制系统，其特征在于：还包括设备监测与预警单元，所述设备监测与预警单元包括用于指示所述控制系统的当前状态工作的指示器、用于指示所述控制系统运行出现异常时发出报警信号的报警器。

9.根据权利要求1所述的物料自动搬运控制系统，其特征在于：还包括状态显示单元，所述状态显示单元显示搬运抓斗的运行路线、预设路线、行进方向、行进速度及搬运抓斗的工作状态。