系統(tǒng)功能需求

為實(shí)現(xiàn)混勻堆料機(jī)全自動(dòng)工作，結(jié)合混勻料場(chǎng) 堆料工作特點(diǎn)，系統(tǒng)需滿(mǎn)足以下要求:

( 1) 作業(yè)任務(wù)的接收和拆解。河鋼樂(lè)亭設(shè)計(jì)鐵 前 MES 系統(tǒng)，根據(jù)燒結(jié)廠(chǎng)需求，MES 系統(tǒng)將混勻料 需求下傳到原料廠(chǎng)二級(jí)系統(tǒng)，系統(tǒng)拆解訂單信息，將 訂單量分解到每個(gè)相關(guān)設(shè)備的具體工作，協(xié)調(diào)配合 完成供料、堆料作業(yè)。

( 2) 自動(dòng)堆料。系統(tǒng)拆解訂單后，將堆料機(jī)的 工作內(nèi)容下達(dá)到堆料機(jī)機(jī)上控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根 據(jù)目前料堆堆型和自身當(dāng)前位置，完成料機(jī)走行、堆 料、回轉(zhuǎn)等功能。

( 3) 料堆掃描。在堆料機(jī)堆料和走行過(guò)程中， 實(shí)時(shí)掃描料堆形狀，并顯示在中控室畫(huà)面上。在 堆取料機(jī)掃描過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)混勻料場(chǎng)庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)。

( 4) 遠(yuǎn)程介入。在原料集中控制室內(nèi)設(shè)置遠(yuǎn)程 急停按鈕，并具備遠(yuǎn)程手動(dòng)操作功能。在現(xiàn)場(chǎng)堆取 料機(jī)作業(yè)過(guò)程發(fā)生報(bào)警后，提示遠(yuǎn)程操作人員介入， 急停所有設(shè)備，人工介入直到報(bào)警消失，經(jīng)人工確定 后重啟自動(dòng)運(yùn)行。

自動(dòng)堆料作業(yè)

混勻料場(chǎng)堆料機(jī)的工作方式采用走行定點(diǎn)一次 堆料、往復(fù)平鋪的模式。系統(tǒng)根據(jù)河鋼樂(lè)亭鐵前 MES 系統(tǒng)獲取到的來(lái)料量測(cè)算堆料計(jì)劃，計(jì)算料堆 的長(zhǎng)度，每次堆料作業(yè)提前設(shè)定堆料終點(diǎn)，根據(jù)造堆 計(jì)劃，確定堆料起點(diǎn)位置。堆料過(guò)程中，將堆料機(jī)大 臂設(shè)定為固定角度，從起點(diǎn)開(kāi)始在固定高度進(jìn)行堆 料，當(dāng)料堆達(dá)到設(shè)定高度后，大車(chē)向前走行一段距 離，繼續(xù)按照固定高度卸料，直到料堆終點(diǎn)位置時(shí)， 抬起堆料機(jī)大臂，反向繼續(xù)卸料，并按照同樣的方法 向起點(diǎn)移動(dòng)，往復(fù)行走完成堆料作業(yè)。

堆料機(jī)走行過(guò)程中通過(guò)編碼電纜對(duì)自身位置進(jìn) 行定位，并在 HMI 終端上進(jìn)行位置信息顯示。在堆 料機(jī)卸料點(diǎn)附近安裝超聲波測(cè)距儀。相較于其他測(cè) 距手段，超聲波對(duì)環(huán)境污穢、揚(yáng)塵等干擾因素并不敏 感。卸料過(guò)程中大臂相對(duì)料堆或地面的距離應(yīng)考慮 每層料高和環(huán)境因素，距離較近影響堆料效率，距離 較遠(yuǎn)會(huì)造成揚(yáng)塵。測(cè)距儀探測(cè)料堆高度到達(dá)預(yù)定高 度后發(fā)出信號(hào)，提示大車(chē)向前走行。

為保證堆料機(jī)自動(dòng)走行過(guò)程中的安全性，系統(tǒng) 設(shè)置堆料機(jī)電流檢測(cè)，卸料量過(guò)載時(shí)，堆料機(jī)電機(jī)和 傳送皮帶電機(jī)發(fā)出報(bào)警，提醒中控室人員介入操作。 為防止卸料過(guò)程中大臂與料堆、走形過(guò)程中大車(chē)與 固定建筑之間碰撞，在堆料機(jī)大臂兩側(cè)和堆料機(jī)大 機(jī)座上安裝微波測(cè)距儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與障礙物之間的 距離，到達(dá)安全距離后發(fā)出報(bào)警。

料堆激光掃描

常見(jiàn)的激光料堆掃描方法有二維激光配合旋轉(zhuǎn) 云臺(tái)和三維激光掃描儀兩種方式。二維掃描儀 在每次發(fā)射一束面激光，結(jié)合云臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度，形成料 堆整個(gè)表面的掃描信息，而三維掃描儀通過(guò)激光光 束直接建立料堆表面的點(diǎn)云模型［8］。綜合掃描精 度與成本因素，決定采用二維激光掃描儀配合旋轉(zhuǎn) 云臺(tái)的方案，設(shè)備安裝位置如圖 1 所示。

 4激光掃描原理

激光掃描儀通過(guò)計(jì)算發(fā)射光束和接收光束的時(shí) 間差計(jì)算出反射點(diǎn)和激光光源的距離。二維激光掃 描儀的扇形掃描面是通過(guò)掃描儀內(nèi)部旋轉(zhuǎn)鏡片實(shí) 現(xiàn)。料堆表面形狀通過(guò)含有距離和角度信息的激光 點(diǎn)云描述出來(lái)。對(duì)料堆表面掃描后形成的點(diǎn)云信息 量巨大，在掃描過(guò)程中因環(huán)境、光照等因素的干擾， 存在著一些噪點(diǎn)。形成料堆三維模型之前應(yīng)對(duì)點(diǎn)云 模型進(jìn)行處理，采用方形或三角形網(wǎng)格濾波方法剔 除噪點(diǎn)后，建立點(diǎn)云之間的拓?fù)潢P(guān)系，形成平滑曲面 完成模型重構(gòu)。