[发明专利]一种基于多参量模糊决策的堆垛机传动控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于多参量模糊决策的堆垛机传动控制系统，其特征在于包括主控制器、图像采集器、传感器控制器和电机控制器；图像采集器、传感器控制器和电机控制器连接主控制器；

图像采集器设置在堆垛机的工作场所，用于对堆垛机整体进行图像采集，并进行图像分析，将分析结果发送给主控制器；

传感器控制器设置在堆垛机上，传感器控制器连接加速度传感器和阵列压力传感器，加速度传感器用于对堆垛机的加速度进行检测，阵列压力传感器用于对堆垛机货叉上的货物对堆垛机的压力进行检测；传感器控制器将加速度传感器和阵列压力传感器的检测数据发送给主控制器；

电机控制器设置在堆垛机上，电机控制器连接电机，电机驱动堆垛机移动；

主控制器设置有分析模块，分析模块对图像采集器和传感器控制器上传的数据进行分析，并计算出电机控制参数输出至主控制器；主控制器将电机控制参数发送至电机控制器以实现对电机的控制；

图像采集器采集堆垛机的整机图像进行连续拍摄，并利用图像识别算法对图像中的堆垛机整机轮廓、货叉轮廓和货物轮廓进行识别；图像采集器根据堆垛机整机轮廓坐标数据和货叉轮廓坐标数据计算出货叉位置高度，并将货叉位置高度和货物轮廓坐标数据发送给主控制器；

加速度传感器采集堆垛机实时的加速度，并将加速度方向和大小发送给传感器控制器；

阵列压力传感器包括多个压力传感头，压力传感头设置在货叉上排成阵列；阵列压力传感器将货叉上每个压力传感头受到的压力组成压力矩阵发送给传感器控制器；

传感器控制器将堆垛机加速度方向、大小以及压力矩阵发送给主控制器；

分析模块从主控制获取货叉位置高度、货物轮廓坐标数据、堆垛机加速度方向、大小以及压力矩阵；

分析模块根据货物轮廓数据和压力矩阵进行SVM分类模型分析，得到货物的种类；

分析模块根据压力矩阵计算货物的总压力；

分析模块将货物种类C、货物的总压力M、货叉位置高度H、堆垛机加速度方向P、堆垛机加速度大小A输入多参量模糊决策模型，并输出电机控制参数至主控制器；

图像采集器内存储有环境背景图像，对堆垛机进行连续拍摄，并将拍摄的图像与环境背景图像进行比对，从而从图像中识别出堆垛机所处的位置以及堆垛机所处位置的整体轮廓；

堆垛机的机身和货叉涂装有不同的颜色，图像采集器对整体轮廓进行分割，从整体轮廓中提取出堆垛机机身颜色的坐标范围和货叉颜色坐标范围，从而可以提取出堆垛机整机轮廓和货叉轮廓；剩余位置进行连通域计算，范围最大的连通域则为货物轮廓；

SVM分类模型的构建方法为：预先将多种货物分别放置到堆垛机上，之后进行货物的图像采集以及堆垛机货叉上压力矩阵的采集；采样数据大于500个，并将500个采样数据其中随机选择400个作为训练集进行SVM分类模型训练，将剩余100个作为验证集进行验证；构建SVM分类模型；

多参量模糊决策模型的构建方式为：

将不同种类、不同重量的货物放置到堆垛机上，其中N种货物选择N种不同重量，则共N²种组合；

将堆垛机在不同货叉高度、不同堆垛机加速度方向P、堆垛机加速度大小A、不同电机驱动参数下进行运输；运输中实时采集货叉位置高度H、堆垛机加速度方向P、堆垛机加速度大小A；不断调高电机的驱动速度，直到货物从堆垛机上倒塌为止；

将货物没有倒塌时采集的最高电机驱动速度V作为输出参数，对应的货物种类C、货物的总压力M、货叉位置高度H、堆垛机加速度方向P、堆垛机加速度大小A作为输入参数建立多参量模糊决策模型。

2.一种利用权利要求1所述系统进行的多参量模糊决策的堆垛机传动控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤a、采集样本，划分训练集和验证集，构建SVM分类模型；

步骤b、采集样本，构建多参量模糊决策模型；

步骤c、图像采集器采集堆垛机的整机图像进行连续拍摄，并利用图像识别算法对图像中的堆垛机整机轮廓、货叉轮廓和货物轮廓进行识别；图像采集器根据堆垛机整机轮廓坐标数据和货叉轮廓坐标数据计算出货叉位置高度，并将货叉位置高度和货物轮廓坐标数据发送给主控制器；

步骤d、加速度传感器采集堆垛机实时的加速度，并将加速度方向和大小发送给传感器控制器；

阵列压力传感器包括多个压力传感头，压力传感头设置在货叉上排成阵列；阵列压力传感器将货叉上每个压力传感头受到的压力组成压力矩阵发送给传感器控制器；

传感器控制器将堆垛机加速度方向、大小以及压力矩阵发送给主控制器；

步骤e、分析模块从主控制获取货叉位置高度、货物轮廓坐标数据、堆垛机加速度方向、大小以及压力矩阵；

分析模块根据货物轮廓数据和压力矩阵进行SVM分类模型分析，得到货物的种类；

分析模块根据压力矩阵计算货物的总压力；

分析模块将货物种类C、货物的总压力M、货叉位置高度H、堆垛机加速度方向P、堆垛机加速度大小A输入多参量模糊决策模型，并输出电机控制参数至主控制器；主控制器将电机控制参数发送至电机控制器以实现对电机的控制。