堆取料机GNSS精确位置检测及智能防碰撞的实现-华星智控.PDF

华星智控 堆取料机GNSS 精确位置检测及智能防碰撞的实现 1.1 概述 堆取料机，是散货堆场作业的核心设备。它是堆取料合一的机械， 即是一种挖取和堆存煤炭、矿石、砂石等松散物料的高效率机械。它 不仅适用于电厂，而且在码头、港口也很适用，大多数的转运煤及松 散物料的码头、港口都采用斗轮堆取料机。 图是短堆取料机 1 华星智控 为提高装卸均化作业的效率和安全问题，应保证堆取料机具备寻 堆认址、定位, 自动确定各层料堆起点、终点及位置跟踪、终点记忆、 料流对中心、电缆保护、整机自动堆取料，从而实现流畅和高效的堆 取料自动作业。同时中控室能够对作业过程进行监视。所以有必要对 堆取料机大机位置进行连续跟踪、悬臂三维位置实时检测，解决堆取 料作业过程中空间防碰撞的难题。 1.2 目前大机采用的定位方式 目前堆取料机位置检测大多采用的是人眼定位、光电编码器装置、 激光位移传感器、行走限位开关、RFID 方式。光电编码器装置，整套 装置安装在驱动电机前部的一个金属壳体内，由盘状齿轮与定位车齿 条啮合，通过驱动轴驱动编码器。盘状齿轮的圆周与定位车驱动小齿 轮的圆周相同。编码器由传动齿轮自下而上通过减速机、联轴节驱动， 实现定位车的位置检测。这几种检测位置的方式均存在一定缺陷，具 体表现如下： 1) 人眼定位受制于眼睛健康状况和精神状态，环境影响比较大， 作业时间长； 2) 光电编码器装置在车轮打滑就会形成累计误差, 相对定位的 机械接触工作方式； 3) 激光位移传感器在不洁净环境会失去作用，轨道沉降导致车 辆走行抖动会使反光板靶位不准，亦会导致位置检测不准； 2 华星智控 4) 行走限位开关由于是点定位，对连续性位置检测存在盲区； 5) RFID 方式是无线点定位，存在漏读现象, 延时较大； 故这几种传感器在检测位置时多数为机械式、灵敏度低、寿命短、 故障率高、可靠性低，操作繁锁，而且存在溜放环节(即失控区)，致 使半自动操作难以可靠稳定运行。由于堆取料机是较大的设备，其惯 性较大，在启动和停止时也是硬性的，所以在工作过程中会产生很大 的撞击和震动，噪音污染严重，严重影响其安全性和有关零部件的寿 命，易于损坏设备，由此设备精确位置控制显得尤为重要。 1.3 悬臂采用的检测技术 通常的悬臂空间位置反馈都是采用行走、旋转、俯仰三个旋转编 码器的数值计算得出的，对悬臂的空间位置计算过程非常复杂，该计 算过程需要结合行走、俯仰、旋转三个编码器的数值进行空间建模， 而这三个编码器都有不同程度的误差，这就造成累积误差，故悬臂空 间坐标的准确性不高。现有的防碰撞方法是根据两台堆取料机是否处 于同一个场垛进行判断，如果两台堆取料机不在同一个场垛就可以正 常作业。两台堆取料机进入一个场垛进行作业时，就对两台堆取料机 同时进行锁定，使其不能工作，由此避免堆取料机之间发生碰撞，这 严重影响了堆取料机的同场作业。 由于以上原因，当前都采用人工监控的方法来避免空间碰撞事故。 现有的防碰撞方法无法有效避免堆取料机空间防碰撞问题，使得两台 3 华星智控 堆取料机无法同时在同一个堆场中安全作业，严重影响效率。 1.4 本系统采用的GNSS 定位技术 本系统采用在堆场合适位置建立基准站，在堆取料机的回转中心 和悬臂中部或者头部中心点安装GNSS 流动站。通过GNSS 的位置信 息和空间几何算法，得出两台堆取料机之间的最小距离，从而可以判 断出堆取料机发生碰撞的可能性，使得作业人员进行相应处理。本系 统可以实时计算出堆取料机悬臂的相对位置和距离，实现多台堆取料 机在同一个场垛中安全作业。该系统包括：大机及悬臂位置反馈系统、 空间数据算法系统、空间防碰撞预警控制系统。 图是GNSS