權(quán)利要求

1.實(shí)現(xiàn)雙繩雙瓣抓斗無(wú)人天車精準(zhǔn)抓料的方法，其特征在于包含以下步驟：(1)通過3D掃描對(duì)料型建立網(wǎng)格化模型，將料型數(shù)據(jù)化；(2)抓斗開口度和抓取重量關(guān)系對(duì)應(yīng)，觀察抓取重量和抓斗開口度的關(guān)系，建立對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，量化抓斗開度；(3)抓取料面選取，通過測(cè)量抓斗設(shè)定開度下的張開寬度和抓斗一側(cè)長(zhǎng)度，量化抓取面，再根據(jù)抓取面內(nèi)的網(wǎng)格化數(shù)據(jù)獲取抓取面的三個(gè)重要分析指標(biāo)，分別為總平均高度、X方向傾斜偏差和Y方向傾斜偏差，再通過遍歷出所有可抓取料面及料面的三個(gè)分析指標(biāo)，先后利用總平均高度和偏差總和進(jìn)行排序和篩選，獲取最優(yōu)的抓取料面；(4)抓取深度計(jì)算，先依據(jù)抓取料面的總平均高度設(shè)定一個(gè)初始抓取高度，通過抓取體積精確計(jì)算初始抓取重量，再通過計(jì)算初始抓取高度下抓取的重量與計(jì)劃重量的偏差獲取二次修正高度，得出抓取高度，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)抓料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)雙繩雙瓣抓斗無(wú)人天車精準(zhǔn)抓料的方法，其特征在于：所述步驟(1)中，包含以下步驟： 步驟S01：大車前進(jìn)方向?yàn)閄軸正向，小車前進(jìn)方向?yàn)閅軸正向，主鉤起升方向?yàn)閆軸正向，大小車后退極限對(duì)應(yīng)料區(qū)拐角地面為原點(diǎn)，建立料區(qū)三維坐標(biāo)系； 步驟S02：利用3D掃描儀掃描料區(qū)，獲取料型在掃描儀坐標(biāo)系下的三維數(shù)據(jù)； 步驟S03：標(biāo)定3D掃描儀設(shè)備的掃描頭在料區(qū)三維坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)； 步驟S04：根據(jù)3D掃描儀的掃描頭在料區(qū)三維坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，將掃描獲取的掃描儀坐標(biāo)系下的三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為料區(qū)坐標(biāo)系的三維數(shù)據(jù)； 步驟S05：以原點(diǎn)為基準(zhǔn)，X方向200mm，Y方向100mm為單位長(zhǎng)度建立料區(qū)網(wǎng)格式三維模型，其中X方向轉(zhuǎn)換后從小到大依次定義為X 0、X 1、X 1......X max-1、X max，Y方向轉(zhuǎn)換后從小到大依次定義為Y 0、Y 1、Y 1......Y max-1、Y max； 所述步驟(2)中，包含以下步驟： 步驟S06：測(cè)量將抓斗完全張開時(shí)的角度θ max，此時(shí)的開口度定義為1.0，完全閉合時(shí)的開口度定義為0，開口度與角度比例成線性； 步驟S07：抓斗額定最大抓取重量定義為W max； 步驟S08：根據(jù)實(shí)際的抓取作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，建立抓取重量區(qū)間和抓斗開口度的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖 抓取重量為0到0.05W max，設(shè)置開口度為0.1，張開角度為0.1*θ max； 抓取重量為0.05W max到0.1W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.2，張開角度為0.2*θ max； 抓取重量為0.1W max到0.2W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.25，張開角度為0.25*θ max； 抓取重量為0.2W max到0.3W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.35，張開角度為0.35*θ max； 抓取重量為0.3W max到0.4W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.45，張開角度為0.45*θ max； 抓取重量為0.4W max到0.5W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.6，張開角度為0.6*θ max； 抓取重量為0.5W max到0.6W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.7，張開角度為0.7*θ max； 抓取重量為0.6W max到0.7W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.8，張開角度為0.8*θ max； 抓取重量大于0.7W max時(shí)，為防止提升電機(jī)過載，禁止抓??； 步驟S09：測(cè)量不同張開角度下開閉鋼絲繩對(duì)應(yīng)的下降量和抓斗的張開寬度； 所述步驟(3)中，包含以下步驟： 步驟S10：根據(jù)抓取重量W plan所在抓取重量區(qū)間選擇對(duì)應(yīng)抓斗開口度及對(duì)應(yīng)角度θ、開閉鋼絲繩的下降量L down、抓斗張開寬度L width； 步驟S11：抓斗張開寬度L width方向與X方向平行，以200mm為單位長(zhǎng)度進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出網(wǎng)格式三維模型下的寬度值NumX； 步驟S12：測(cè)量出抓斗張開寬度方向垂直的抓斗一側(cè)的長(zhǎng)度L length，長(zhǎng)度方向與Y方向平行，以100mm為單位長(zhǎng)度進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出網(wǎng)格式三維模型下的長(zhǎng)度值NumY； 步驟S13：抓取料面的橫截面是以寬為抓斗張開寬度L width、長(zhǎng)為抓斗一側(cè)長(zhǎng)度L length的矩形，獲取以料區(qū)坐標(biāo)系原點(diǎn)為基準(zhǔn)的抓取料面四條邊所有網(wǎng)格式三維坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，分別為(X 0,Y 0)到(X 0,Y NumY)、(X NumX,Y 0)到(X NumX,Y NumY)、(X 0,Y 0)到(X NumX,Y 0)、(X 0,Y NumY)到(X NumX,Y NumY)； 步驟S14：獲取抓取料面上的所有網(wǎng)格式三維坐標(biāo)點(diǎn)的高度值，計(jì)算抓取料面的總平均高度，定位為H ave； 步驟S15：分別計(jì)算當(dāng)前抓取料面四條邊的平均高度，(X 0,Y 0)到(X 0,Y NumY)的邊高度定義為H X0、(X NumX,Y 0)到(X NumX,Y NumY)的邊高度定義為H NumX、(X 0,Y 0)到(X NumX,Y 0)的邊高度定義為H Y0、(X 0,Y NumY)到(X NumX,Y NumY)的邊高度定義為H NumY； 步驟S16：計(jì)算H NumX-H X0的絕對(duì)值X Dif0，將其定義為當(dāng)前抓取料面X方向的傾斜偏差； 步驟S17：計(jì)算H NumY-H Y0的絕對(duì)值Y Dif0，將其定義為當(dāng)前抓取料面Y方向的傾斜偏差； 步驟S18：嵌套循環(huán)遍歷所有可抓取料面的數(shù)據(jù)，并計(jì)算對(duì)應(yīng)料面總平均高度、X方向的傾斜偏差、Y方向的傾斜偏差； 步驟S19：按總平均高度由大到小的原則對(duì)所有可抓取料面進(jìn)行排序，取前四分之一的料面數(shù)據(jù)； 步驟S20：去除X方向的傾斜偏差大于300mm的抓料料面數(shù)據(jù)； 步驟S21：去除Y方向的傾斜偏差大于300mm的抓料料面數(shù)據(jù)； 步驟S22：計(jì)算剩余抓取料面的X方向的傾斜偏差與去除Y方向的傾斜偏差的和，并按從小到大進(jìn)行排序，取第一條料面數(shù)據(jù)作為最終抓取料面； 所述步驟(4)中，包含以下步驟： 步驟S23：抓斗張開到設(shè)定角度，保持開閉鋼絲繩不動(dòng)，支持鋼絲繩開始下降，接觸到料面后，下降至料面四條邊的總平均高度后繼續(xù)下降150mm，此時(shí)結(jié)束下降動(dòng)作，下沉高度為H ave-150mm，定義為H ini； 步驟S24：測(cè)量抓斗臂長(zhǎng)L arm，計(jì)算抓斗在高度H ini閉合時(shí)在該高度截面下方所抓物料體積為 定義為V sur， 為扇形柱體， 為三棱柱； 步驟S25：獲取抓取料面內(nèi)所有點(diǎn)的坐標(biāo)及高度值，計(jì)算單位長(zhǎng)度為1的網(wǎng)格四個(gè)頂點(diǎn)的高度總平均值H unit，將該高度定義為該單位網(wǎng)格的料面高度； 步驟S26：計(jì)算單位網(wǎng)格內(nèi)抓斗在高度H ini之上可抓物料體積100×200×(H unit-H ini)，定義為V unit； 步驟S27：將抓取料面內(nèi)所有單位網(wǎng)格的體積進(jìn)行累加，獲得在高度H ini之上可抓物料體積總和V sum； 步驟S28：在高度H ini抓斗可抓物料的總重量為(V sur+V sum)×ρ，定義為W ini，其中ρ為物料的密度； 步驟S29：在高度H ini抓斗可抓物料的總重量與計(jì)劃重量偏差為W ini-W plan，定義為W offset，轉(zhuǎn)換為體積 定義為V offset，其中ρ為物料的密度； 步驟S30：抓斗需要二次下沉或上升的高度為 定義為H offset，其中L wdith×L length為抓斗抓取面的面積，由此得出抓斗抓取高度為H ini-H offset。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)雙繩雙瓣抓斗無(wú)人天車精準(zhǔn)抓料的方法，屬于冶金自動(dòng)控制方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

無(wú)人抓斗天車已廣泛應(yīng)用于礦廠、鋼廠的各個(gè)領(lǐng)域，由于礦粉多為散料，因此雙繩雙瓣抓斗在這些領(lǐng)域應(yīng)用較多。雙繩雙瓣抓斗在天車上配有兩個(gè)電機(jī)卷筒，每個(gè)卷筒引出一根鋼絲繩，其中一根鋼絲繩系于抓斗頂部平衡架的兩端，負(fù)責(zé)抓斗的起升和下降，起支持作用，定義為支持鋼絲繩，另一根鋼絲繩經(jīng)過抓斗上橫梁的滑輪與下橫梁的滑輪，組成滑輪組，負(fù)責(zé)抓斗的開閉，定義為開閉鋼絲繩。需要開閉抓斗時(shí)，支持鋼絲繩保持不動(dòng)，放下開閉鋼絲繩，抓斗打開，收起開閉鋼絲繩，抓斗閉合。

目前無(wú)人抓斗天車能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的準(zhǔn)確吊運(yùn)，但每次作業(yè)的實(shí)際抓取重量無(wú)法得到準(zhǔn)確控制，而部分料場(chǎng)的發(fā)貨車輛要求最終的實(shí)際裝車重量與計(jì)劃裝車重量誤差在2％以內(nèi)，如果車輛出廠效驗(yàn)重量時(shí)，重量發(fā)生超差，車輛必須返回料區(qū)進(jìn)行二次裝車或卸車，輕者影響發(fā)貨效率，嚴(yán)重時(shí)可能造成料場(chǎng)堆料，從而影響生產(chǎn)。

雙繩雙瓣抓斗無(wú)人天車作業(yè)抓取重量無(wú)法得到準(zhǔn)確控制主要是由于抓取物料的料面高低不平、抓斗的張開角度和抓斗在料面的下沉深度無(wú)法量化，從而影響實(shí)際抓取重量。料面的高低不平同樣易導(dǎo)致抓斗接觸料面時(shí)發(fā)生傾倒，無(wú)法進(jìn)行有效抓取。如何有效結(jié)合抓取點(diǎn)的料型、抓斗張開角度、抓斗下沉深度，給出可行策略從而有實(shí)現(xiàn)抓取重量的精準(zhǔn)控制，成為了雙繩雙瓣抓斗無(wú)人天車精準(zhǔn)抓料急待解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種實(shí)現(xiàn)雙繩雙瓣抓斗無(wú)人天車精準(zhǔn)抓料的方法，通過3D掃描對(duì)料型建立網(wǎng)格化模型，將料型數(shù)據(jù)化；優(yōu)先選擇高點(diǎn)抓取的原則能避免料堆個(gè)別區(qū)域過高或過低，起到優(yōu)化料型的作用，防止料型高低不平；選取抓取點(diǎn)料面傾斜偏差較小的原則可防止抓斗接觸料面時(shí)發(fā)生傾斜，提高抓取成功率；精確的料面選擇和抓取深度計(jì)算大大減小了抓取重量誤差，實(shí)現(xiàn)抓斗對(duì)抓取重量的精確控制，可有效將誤差控制在2％以內(nèi)，同時(shí)避免抓斗傾倒，提高天車抓料效率，減小裝車時(shí)天車作業(yè)次數(shù)，降低車輛二次裝車或卸車的概率，有效地解決了背景技術(shù)中存在的上述問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種實(shí)現(xiàn)雙繩雙瓣抓斗無(wú)人天車精準(zhǔn)抓料的方法，包含以下步驟：(1)通過3D掃描對(duì)料型建立網(wǎng)格化模型，將料型數(shù)據(jù)化；(2)抓斗開口度和抓取重量關(guān)系對(duì)應(yīng)，觀察抓取重量和抓斗開口度的關(guān)系，建立對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，量化抓斗開度；(3)抓取料面選取，通過測(cè)量抓斗設(shè)定開度下的張開寬度和抓斗一側(cè)長(zhǎng)度，量化抓取面，再根據(jù)抓取面內(nèi)的網(wǎng)格化數(shù)據(jù)獲取抓取面的三個(gè)重要分析指標(biāo)，分別為總平均高度、X方向傾斜偏差和Y方向傾斜偏差，再通過遍歷出所有可抓取料面及料面的三個(gè)分析指標(biāo)，先后利用總平均高度和偏差總和進(jìn)行排序和篩選，獲取最優(yōu)的抓取料面；(4)抓取深度計(jì)算，先依據(jù)抓取料面的總平均高度設(shè)定一個(gè)初始抓取高度，通過抓取體積精確計(jì)算初始抓取重量，再通過計(jì)算初始抓取高度下抓取的重量與計(jì)劃重量的偏差獲取二次修正高度，得出抓取高度，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)抓料。

所述步驟(1)中，包含以下步驟：

步驟S01：大車前進(jìn)方向?yàn)閄軸正向，小車前進(jìn)方向?yàn)閅軸正向，主鉤起升方向?yàn)閆軸正向，大小車后退極限對(duì)應(yīng)料區(qū)拐角地面為原點(diǎn)，建立料區(qū)三維坐標(biāo)系；

步驟S02：利用3D掃描儀掃描料區(qū)，獲取料型在掃描儀坐標(biāo)系下的三維數(shù)據(jù)；

步驟S03：標(biāo)定3D掃描儀設(shè)備的掃描頭在料區(qū)三維坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

步驟S04：根據(jù)3D掃描儀的掃描頭在料區(qū)三維坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，將掃描獲取的掃描儀坐標(biāo)系下的三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為料區(qū)坐標(biāo)系的三維數(shù)據(jù)；

步驟S05：以原點(diǎn)為基準(zhǔn)，X方向200mm，Y方向100mm為單位長(zhǎng)度建立料區(qū)網(wǎng)格式三維模型，其中X方向轉(zhuǎn)換后從小到大依次定義為X 0、X 1、X 1......X max-1、X max，Y方向轉(zhuǎn)換后從小到大依次定義為Y 0、Y 1、Y 1......Y max-1、Y max；

所述步驟(2)中，包含以下步驟：

步驟S06：測(cè)量將抓斗完全張開時(shí)的角度θ max，此時(shí)的開口度定義為1.0，完全閉合時(shí)的開口度定義為0，開口度與角度比例成線性；

步驟S07：抓斗額定最大抓取重量定義為W max；

步驟S08：根據(jù)實(shí)際的抓取作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，建立抓取重量區(qū)間和抓斗開口度的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

抓取重量為0到0.05W max，設(shè)置開口度為0.1，張開角度為0.1*θ max；

抓取重量為0.05W max到0.1W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.2，張開角度為0.2*θ max；

抓取重量為0.1W max到0.2W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.25，張開角度為0.25*θ max；

抓取重量為0.2W max到0.3W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.35，張開角度為0.35*θ max；

抓取重量為0.3W max到0.4W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.45，張開角度為0.45*θ max；

抓取重量為0.4W max到0.5W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.6，張開角度為0.6*θ max；

抓取重量為0.5W max到0.6W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.7，張開角度為0.7*θ max；

抓取重量為0.6W max到0.7W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.8，張開角度為0.8*θ max；

抓取重量大于0.7W max時(shí)，為防止提升電機(jī)過載，禁止抓??；

步驟S09：測(cè)量不同張開角度下開閉鋼絲繩對(duì)應(yīng)的下降量和抓斗的張開寬度；

所述步驟(3)中，包含以下步驟：

步驟S10：根據(jù)抓取重量W plan所在抓取重量區(qū)間選擇對(duì)應(yīng)抓斗開口度及對(duì)應(yīng)角度θ、開閉鋼絲繩的下降量L down、抓斗張開寬度L width；

步驟S11：抓斗張開寬度L width方向與X方向平行，以200mm為單位長(zhǎng)度進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出網(wǎng)格式三維模型下的寬度值NumX；

步驟S12：測(cè)量出抓斗張開寬度方向垂直的抓斗一側(cè)的長(zhǎng)度L length，長(zhǎng)度方向與Y方向平行，以100mm為單位長(zhǎng)度進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出網(wǎng)格式三維模型下的長(zhǎng)度值NumY；

步驟S13：抓取料面的橫截面是以寬為抓斗張開寬度L width、長(zhǎng)為抓斗一側(cè)長(zhǎng)度L length的矩形，獲取以料區(qū)坐標(biāo)系原點(diǎn)為基準(zhǔn)的抓取料面四條邊所有網(wǎng)格式三維坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，分別為(X 0,Y 0)到(X 0,Y NumY)、(X NumX,Y 0)到(X NumX,Y NumY)、(X 0,Y 0)到(X NumX,Y 0)、(X 0,Y NumY)到(X NumX,Y NumY)；

步驟S14：獲取抓取料面上的所有網(wǎng)格式三維坐標(biāo)點(diǎn)的高度值，計(jì)算抓取料面的總平均高度，定位為H ave；

步驟S15：分別計(jì)算當(dāng)前抓取料面四條邊的平均高度，(X 0,Y 0)到(X 0,Y NumY)的邊高度定義為H X0、(X NumX,Y 0)到(X NumX,Y NumY)的邊高度定義為H NumX、(X 0,Y 0)到(X NumX,Y 0)的邊高度定義為H Y0、(X 0,Y NumY)到(X NumX,Y NumY)的邊高度定義為H NumY；

步驟S16：計(jì)算H NumX-H X0的絕對(duì)值X Dif0，將其定義為當(dāng)前抓取料面X方向的傾斜偏差；

步驟S17：計(jì)算H NumY-H Y0的絕對(duì)值Y Dif0，將其定義為當(dāng)前抓取料面Y方向的傾斜偏差；

步驟S18：嵌套循環(huán)遍歷所有可抓取料面的數(shù)據(jù)，并計(jì)算對(duì)應(yīng)料面總平均高度、X方向的傾斜偏差、Y方向的傾斜偏差；

步驟S19：按總平均高度由大到小的原則對(duì)所有可抓取料面進(jìn)行排序，取前四分之一的料面數(shù)據(jù)；

步驟S20：去除X方向的傾斜偏差大于300mm的抓料料面數(shù)據(jù)；

步驟S21：去除Y方向的傾斜偏差大于300mm的抓料料面數(shù)據(jù)；

步驟S22：計(jì)算剩余抓取料面的X方向的傾斜偏差與去除Y方向的傾斜偏差的和，并按從小到大進(jìn)行排序，取第一條料面數(shù)據(jù)作為最終抓取料面；

所述步驟(4)中，包含以下步驟：

步驟S23：抓斗張開到設(shè)定角度，保持開閉鋼絲繩不動(dòng)，支持鋼絲繩開始下降，接觸到料面后，下降至料面四條邊的總平均高度后繼續(xù)下降150mm，此時(shí)結(jié)束下降動(dòng)作，下沉高度為H ave-150mm，定義為H ini；

步驟S24：測(cè)量抓斗臂長(zhǎng)L arm，計(jì)算抓斗在高度H ini閉合時(shí)在該高度截面下方所抓物料體積為 定義為V sur， 為扇形柱體， 為三棱柱；

步驟S25：獲取抓取料面內(nèi)所有點(diǎn)的坐標(biāo)及高度值，計(jì)算單位長(zhǎng)度為1的網(wǎng)格四個(gè)頂點(diǎn)的高度總平均值H unit，將該高度定義為該單位網(wǎng)格的料面高度；

步驟S26：計(jì)算單位網(wǎng)格內(nèi)抓斗在高度H ini之上可抓物料體積100×200×(H unit-H ini)，定義為V unit；

步驟S27：將抓取料面內(nèi)所有單位網(wǎng)格的體積進(jìn)行累加，獲得在高度H ini之上可抓物料體積總和V sum；

步驟S28：在高度H ini抓斗可抓物料的總重量為(V sur+V sum)×ρ，定義為W ini，其中ρ為物料的密度；

步驟S29：在高度H ini抓斗可抓物料的總重量與計(jì)劃重量偏差為W ini-W plan，定義為W offset，轉(zhuǎn)換為體積 定義為V offset，其中ρ為物料的密度；

步驟S30：抓斗需要二次下沉或上升的高度為 定義為H offset，其中L wdith×L length為抓斗抓取面的面積，由此得出抓斗抓取高度為H ini-H offset。

本發(fā)明的有益效果是：通過3D掃描對(duì)料型建立網(wǎng)格化模型，將料型數(shù)據(jù)化；優(yōu)先選擇高點(diǎn)抓取的原則能避免料堆個(gè)別區(qū)域過高或過低，起到優(yōu)化料型的作用，防止料型高低不平；選取抓取點(diǎn)料面傾斜偏差較小的原則可防止抓斗接觸料面時(shí)發(fā)生傾斜，提高抓取成功率；精確的料面選擇和抓取深度計(jì)算大大減小了抓取重量誤差，實(shí)現(xiàn)抓斗對(duì)抓取重量的精確控制，可有效將誤差控制在2％以內(nèi)，同時(shí)避免抓斗傾倒，提高天車抓料效率，減小裝車時(shí)天車作業(yè)次數(shù)，降低車輛二次裝車或卸車的概率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的料區(qū)網(wǎng)格化模型建立流程圖；

圖2是本發(fā)明的抓斗開口度和抓取重量關(guān)系對(duì)應(yīng)流程圖；

圖3是本發(fā)明抓取料面選取中可抓取料面及其三個(gè)分析指標(biāo)建立流程圖；

圖4是本發(fā)明基于圖3的最優(yōu)抓取料面選取流程圖；

圖5是本發(fā)明的抓取深度計(jì)算流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使發(fā)明實(shí)施案例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合實(shí)施案例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施案例中的技術(shù)方案進(jìn)行清晰的、完整的描述，顯然，所表述的實(shí)施案例是本發(fā)明一小部分實(shí)施案例，而不是全部的實(shí)施案例，基于本發(fā)明中的實(shí)施案例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施案例，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。

一種實(shí)現(xiàn)雙繩雙瓣抓斗無(wú)人天車精準(zhǔn)抓料的方法，包含以下步驟：(1)通過3D掃描對(duì)料型建立網(wǎng)格化模型，將料型數(shù)據(jù)化；(2)抓斗開口度和抓取重量關(guān)系對(duì)應(yīng)，觀察抓取重量和抓斗開口度的關(guān)系，建立對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，量化抓斗開度；(3)抓取料面選取，通過測(cè)量抓斗設(shè)定開度下的張開寬度和抓斗一側(cè)長(zhǎng)度，量化抓取面，再根據(jù)抓取面內(nèi)的網(wǎng)格化數(shù)據(jù)獲取抓取面的三個(gè)重要分析指標(biāo)，分別為總平均高度、X方向傾斜偏差和Y方向傾斜偏差，再通過遍歷出所有可抓取料面及料面的三個(gè)分析指標(biāo)，先后利用總平均高度和偏差總和進(jìn)行排序和篩選，獲取最優(yōu)的抓取料面；(4)抓取深度計(jì)算，先依據(jù)抓取料面的總平均高度設(shè)定一個(gè)初始抓取高度，通過抓取體積精確計(jì)算初始抓取重量，再通過計(jì)算初始抓取高度下抓取的重量與計(jì)劃重量的偏差獲取二次修正高度，得出抓取高度，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)抓料。

所述步驟(1)中，包含以下步驟：

步驟S01：大車前進(jìn)方向?yàn)閄軸正向，小車前進(jìn)方向?yàn)閅軸正向，主鉤起升方向?yàn)閆軸正向，大小車后退極限對(duì)應(yīng)料區(qū)拐角地面為原點(diǎn)，建立料區(qū)三維坐標(biāo)系；

步驟S02：利用3D掃描儀掃描料區(qū)，獲取料型在掃描儀坐標(biāo)系下的三維數(shù)據(jù)；

步驟S03：標(biāo)定3D掃描儀設(shè)備的掃描頭在料區(qū)三維坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

步驟S04：根據(jù)3D掃描儀的掃描頭在料區(qū)三維坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，將掃描獲取的掃描儀坐標(biāo)系下的三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為料區(qū)坐標(biāo)系的三維數(shù)據(jù)；

步驟S05：以原點(diǎn)為基準(zhǔn)，X方向200mm，Y方向100mm為單位長(zhǎng)度建立料區(qū)網(wǎng)格式三維模型，其中X方向轉(zhuǎn)換后從小到大依次定義為X 0、X 1、X 1......X max-1、X max，Y方向轉(zhuǎn)換后從小到大依次定義為Y 0、Y 1、Y 1......Y max-1、Y max；

所述步驟(2)中，包含以下步驟：

步驟S06：測(cè)量將抓斗完全張開時(shí)的角度θ max，此時(shí)的開口度定義為1.0，完全閉合時(shí)的開口度定義為0，開口度與角度比例成線性；

步驟S07：抓斗額定最大抓取重量定義為W max；

步驟S08：根據(jù)實(shí)際的抓取作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，建立抓取重量區(qū)間和抓斗開口度的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

抓取重量為0到0.05W max，設(shè)置開口度為0.1，張開角度為0.1*θ max；

抓取重量為0.05W max到0.1W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.2，張開角度為0.2*θ max；

抓取重量為0.1W max到0.2W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.25，張開角度為0.25*θ max；

抓取重量為0.2W max到0.3W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.35，張開角度為0.35*θ max；

抓取重量為0.3W max到0.4W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.45，張開角度為0.45*θ max；

抓取重量為0.4W max到0.5W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.6，張開角度為0.6*θ max；

抓取重量為0.5W max到0.6W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.7，張開角度為0.7*θ max；

抓取重量為0.6W max到0.7W max時(shí)，設(shè)置開口度為0.8，張開角度為0.8*θ max；

抓取重量大于0.7W max時(shí)，為防止提升電機(jī)過載，禁止抓?。?/span>

步驟S09：測(cè)量不同張開角度下開閉鋼絲繩對(duì)應(yīng)的下降量和抓斗的張開寬度；

所述步驟(3)中，包含以下步驟：

步驟S10：根據(jù)抓取重量W plan所在抓取重量區(qū)間選擇對(duì)應(yīng)抓斗開口度及對(duì)應(yīng)角度θ、開閉鋼絲繩的下降量L down、抓斗張開寬度L width；

步驟S11：抓斗張開寬度L width方向與X方向平行，以200mm為單位長(zhǎng)度進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出網(wǎng)格式三維模型下的寬度值NumX；

步驟S12：測(cè)量出抓斗張開寬度方向垂直的抓斗一側(cè)的長(zhǎng)度L length，長(zhǎng)度方向與Y方向平行，以100mm為單位長(zhǎng)度進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出網(wǎng)格式三維模型下的長(zhǎng)度值NumY；

步驟S13：抓取料面的橫截面是以寬為抓斗張開寬度L width、長(zhǎng)為抓斗一側(cè)長(zhǎng)度L length的矩形，獲取以料區(qū)坐標(biāo)系原點(diǎn)為基準(zhǔn)的抓取料面四條邊所有網(wǎng)格式三維坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，分別為(X 0,Y 0)到(X 0,Y NumY)、(X NumX,Y 0)到(X NumX,Y NumY)、(X 0,Y 0)到(X NumX,Y 0)、(X 0,Y NumY)到(X NumX,Y NumY)；

步驟S14：獲取抓取料面上的所有網(wǎng)格式三維坐標(biāo)點(diǎn)的高度值，計(jì)算抓取料面的總平均高度，定位為H ave；

步驟S15：分別計(jì)算當(dāng)前抓取料面四條邊的平均高度，(X 0,Y 0)到(X 0,Y NumY)的邊高度定義為H X0、(X NumX,Y 0)到(X NumX,Y NumY)的邊高度定義為H NumX、(X 0,Y 0)到(X NumX,Y 0)的邊高度定義為H Y0、(X 0,Y NumY)到(X NumX,Y NumY)的邊高度定義為H NumY；

步驟S16：計(jì)算H NumX-H X0的絕對(duì)值X Dif0，將其定義為當(dāng)前抓取料面X方向的傾斜偏差；

步驟S17：計(jì)算H NumY-H Y0的絕對(duì)值Y Dif0，將其定義為當(dāng)前抓取料面Y方向的傾斜偏差；

步驟S18：嵌套循環(huán)遍歷所有可抓取料面的數(shù)據(jù)，并計(jì)算對(duì)應(yīng)料面總平均高度、X方向的傾斜偏差、Y方向的傾斜偏差；

步驟S19：按總平均高度由大到小的原則對(duì)所有可抓取料面進(jìn)行排序，取前四分之一的料面數(shù)據(jù)；

步驟S20：去除X方向的傾斜偏差大于300mm的抓料料面數(shù)據(jù)；

步驟S21：去除Y方向的傾斜偏差大于300mm的抓料料面數(shù)據(jù)；

步驟S22：計(jì)算剩余抓取料面的X方向的傾斜偏差與去除Y方向的傾斜偏差的和，并按從小到大進(jìn)行排序，取第一條料面數(shù)據(jù)作為最終抓取料面；

所述步驟(4)中，包含以下步驟：

步驟S23：抓斗張開到設(shè)定角度，保持開閉鋼絲繩不動(dòng)，支持鋼絲繩開始下降，接觸到料面后，下降至料面四條邊的總平均高度后繼續(xù)下降150mm，此時(shí)結(jié)束下降動(dòng)作，下沉高度為H ave-150mm，定義為H ini；

步驟S24：測(cè)量抓斗臂長(zhǎng)L arm，計(jì)算抓斗在高度H ini閉合時(shí)在該高度截面下方所抓物料體積為 定義為V sur， 為扇形柱體， 為三棱柱；

步驟S25：獲取抓取料面內(nèi)所有點(diǎn)的坐標(biāo)及高度值，計(jì)算單位長(zhǎng)度為1的網(wǎng)格四個(gè)頂點(diǎn)的高度總平均值H unit，將該高度定義為該單位網(wǎng)格的料面高度；

步驟S26：計(jì)算單位網(wǎng)格內(nèi)抓斗在高度H ini之上可抓物料體積100×200×(H unit-H ini)，定義為V unit；

步驟S27：將抓取料面內(nèi)所有單位網(wǎng)格的體積進(jìn)行累加，獲得在高度H ini之上可抓物料體積總和V sum；

步驟S28：在高度H ini抓斗可抓物料的總重量為(V sur+V sum)×ρ，定義為W ini，其中ρ為物料的密度；

步驟S29：在高度H ini抓斗可抓物料的總重量與計(jì)劃重量偏差為W ini-W plan，定義為W offset，轉(zhuǎn)換為體積 定義為V offset，其中ρ為物料的密度；

步驟S30：抓斗需要二次下沉或上升的高度為 定義為H offset，其中L wdith×L length為抓斗抓取面的面積，由此得出抓斗抓取高度為H ini-H offset。

實(shí)現(xiàn)雙繩雙瓣抓斗無(wú)人天車精準(zhǔn)抓料的方法.pdf