[发明专利]一种矩形堆场堆取料机预防碰撞方法及系统

权利要求书

1.一种矩形堆场堆取料机预防碰撞方法，其特征在于，包括：

在堆料机和取料机走轮上分别安装绝对值旋转编码器，实时测量堆料机和取料机在矩形堆场三维坐标系上的水平坐标X轴位置，从而得到堆料机悬臂最前端在矩形堆场三维坐标系上的水平坐标位置和取料机料耙顶端在矩形堆场三维坐标系上的水平坐标位置；

在取料机料耙移动轨道两端安装有激光测距传感器，对取料机料耙最前端挡板在Y轴上的实时位置进行定位，在堆料机悬臂铰接部位安装倾角传感器，实时检测堆料机悬臂的俯仰角度；

由取料机料耙所在实时位置，通过取料机上的PLC计算取料机料耙顶端在矩形堆场的投影，从而找到取料机料耙顶端在矩形堆场三维坐标系上的垂直坐标Y轴位置，由堆料机悬臂的俯仰角度，通过堆料机上的PLC计算堆料机悬臂最前端在矩形堆场的投影，从而找到堆料机悬臂最前端在矩形堆场三维坐标系上的垂直坐标Y轴位置；

通过堆料机悬臂最前端在矩形堆场三维坐标系上的水平和垂直坐标位置和取料机料耙顶端在矩形堆场三维坐标系上的水平和垂直坐标位置设置预防碰撞最小保护距离，实现第一级防撞功能；

将堆料机悬臂上升至最大仰角，取料机料耙上移至初始工作位置，让堆料机跨越取料机，对堆料机悬臂及取料机料耙在矩形堆场三维坐标系上的Z轴方向上的安全距离进行效验，通过调整堆料机俯仰上限位位置和取料机料耙上限位位置直至满足安全防护距离；

在堆料机悬臂两侧各安装若干个超声波测距传感器，对堆料机悬臂在调车及布料工作时的两侧物体进行实时检测，通过设置防撞距离，实现堆取料机防撞的第二级防撞功能；

在堆料机悬臂两侧各安装一套防撞拉绳传感器，分别伸出皮带廊道预设距离，作为堆料机和取料机防撞的第三级防撞功能。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，堆料机和取料机的绝对值旋转编码器安装在一个辅助走轮上，轮宽大于轨道宽度；通过编码器测出来的堆料机在矩形堆场三维坐标系上的水平坐标X轴位置，加上堆料机走轮到悬臂投影到矩形堆场平面坐标的水平距离得到堆料机悬臂最前端在矩形堆场三维坐标系上的水平坐标位置；通过编码器测出来的取料机在矩形堆场三维坐标系上的水平坐标X轴位置，加上取料机走轮到料耙投影到矩形堆场平面坐标的水平距离得到取料机料耙顶端在矩形堆场三维坐标系上的水平坐标位置。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过测量的取料机料耙最前端挡板在Y轴上的实时位置，减去料耙最前端垂直投影到料耙轨道位置对应Y轴坐标的距离，得到料耙最前端在矩形堆场三维坐标系上的Y坐标轴上的实时位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过将悬臂放置在水平位置，通过重锤线找到悬臂处于水平位置时，悬臂最前端在矩形堆场的对应点，根据悬臂处于水平位置时，悬臂最前端在矩形堆场的对应点与垂直投影到轨道的距离，得到悬臂处于水平位置时，悬臂最前端在矩形堆场坐标系中的Y轴位置Y0，由Y＝Y0*cosA得到悬臂最前端的实时Y轴位置，其中，A为堆料机悬臂的俯仰角度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在堆料机和取料机上分别冗余安装激光测距仪作为备用位置测量数据，实时跟踪校对，一旦编码器数据异常，立即切换使用激光测距仪。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在堆场两侧轨道均匀设置若干个位置校验传感器，对堆料机和取料机走轮上的编码器数据进行对比校验，将校验点的固定坐标值赋值给编码器，消除编码器的测量误差。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，堆料机悬臂上的超声波测距传感器分别安装在靠近端部和中间部位的位置。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第一级防撞功能的水平坐标距离保护设置有2档防护，若堆料机在调车模式下，当第一档防撞距离达到时，取料机料耙回到起始位置，大车停止行走，堆料机以调车速度安全跨越取料机；若堆料机在工作模式下，此时取料机正常取料机工作，当第一档防撞距离达到时，堆料机调头行走；若安全距离持续缩小达到第二档防护距离时，堆料机立即报故障停止行走。