專利名稱：基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì)位控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，特別是一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推 焦裝煤車自動(dòng)對(duì)位控制方法，可實(shí)現(xiàn)高精度的自動(dòng)對(duì)位。
背景技術(shù)：
目前，側(cè)裝煤焦?fàn)t是國(guó)內(nèi)目前較為流行的一種爐型，對(duì)于該爐型，在 生產(chǎn)過(guò)程中必須使用推焦裝煤車。推焦裝煤車在焦?fàn)t一側(cè)沿軌道水平運(yùn)動(dòng)， 循環(huán)完成搗制煤餅、摘爐門、推焦、裝煤餅、掛爐門五個(gè)動(dòng)作。在這個(gè)循 環(huán)中，推焦裝煤車需要移動(dòng)五次，做五次對(duì)位。其中四次要對(duì)準(zhǔn)需要出焦 的焦?fàn)t碳化室中心線， 一次對(duì)準(zhǔn)裝煤搗固機(jī)中心線。對(duì)位的準(zhǔn)確與否，直 接影響著生產(chǎn)效率、設(shè)備安全和焦?fàn)t碳化室的使用壽命。
目前國(guó)內(nèi)制造的推焦裝煤車，僅達(dá)到行走部分釆用變頻驅(qū)動(dòng)，由司機(jī) 通過(guò)主令控制器改變行走速度，最后進(jìn)行人工目測(cè)對(duì)位。這種對(duì)位的精度， 取決于司機(jī)工作的熟練程度。其工作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，還常會(huì)發(fā)生推
焦桿或托煤板刮、蹭碳化室壁，損傷爐壁的事故；或發(fā)生搗固錘砸煤槽側(cè) 壁，損傷設(shè)備的事故。
在2006年3月22日公開(kāi)的發(fā)明專利申請(qǐng)CN1749357A中提出一種焦?fàn)t
機(jī)械爐號(hào)識(shí)別及自動(dòng)對(duì)位系統(tǒng)及其相對(duì)應(yīng)的一套自動(dòng)對(duì)位方法，其釆用了 二 進(jìn)制編碼技術(shù)、PLC中斷技術(shù)、變頻器矢量閉環(huán)控制技術(shù)、以太網(wǎng)通訊技 術(shù)、數(shù)據(jù)總線技術(shù)等等，提髙了工業(yè)自動(dòng)化控制水平，提高了生產(chǎn)效率。 但是在該系統(tǒng)中也存在以下不足1、因主要釆用編碼器進(jìn)行粗對(duì)位，使 用碼盤進(jìn)行細(xì)對(duì)位，本身就存在一定的容差范圍；2、焦?fàn)t一般由多孔相 互隔離密封的碳化室組成，在130(TC爐溫下，由于施工和熱膨脹的不均勻 性，碳化室的中心距各不相同，呈非線性分布，增加了距離控制的難度；
3、推焦裝煤車體積大、質(zhì)量大，以4. 3M焦?fàn)t為例，其自重400多噸，裝 煤后更重，行走過(guò)程中的慣量很大，造成定位困難；4、震動(dòng)、煙塵等外 界不利因素影響，碼盤不能正常工作，也會(huì)影響對(duì)位精度；5、減速箱齒 輪間隙和電液閘動(dòng)作的延時(shí)也會(huì)帶來(lái)停車誤差等這些因素都對(duì)準(zhǔn)確自動(dòng) 對(duì)位的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了難度。因而對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，提高對(duì)位精度非常有必要。 而釆用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行推焦裝煤車的自動(dòng)對(duì)位控制，在國(guó)內(nèi)尚屬首例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供 一種 一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì)位控制方法，可實(shí)現(xiàn)高精度的 自動(dòng)對(duì)位。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù) 的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì)位控制方法，其包括如下步驟
(a )設(shè)定目標(biāo)對(duì)位區(qū)域?qū)範(fàn)t每孔碳化室按自然數(shù)統(tǒng)一進(jìn)行爐號(hào)編
排，對(duì)幾個(gè)特殊的對(duì)位動(dòng)作如"推焦"、"裝煤餅"、"掛爐門"按特殊 數(shù)字編號(hào)，且將相應(yīng)爐號(hào)狀態(tài)信息顯示于人機(jī)界面的顯示器上以便操作； (b )選定速度運(yùn)行方式將目標(biāo)爐號(hào)與當(dāng)前爐號(hào)相關(guān)信息進(jìn)行比較， 選擇相適應(yīng)的速度運(yùn)行方式并確定運(yùn)行過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)；
(c) 按照選定速度運(yùn)行方式和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)行；
(d) 啟動(dòng)機(jī)器視覺(jué)裝置進(jìn)行停車操作完成對(duì)位在進(jìn)入自由滑行
速度段后啟動(dòng)機(jī)器視覺(jué)控制器確定準(zhǔn)確停車位置完成對(duì)位。
在本發(fā)明中，(b)步驟所述的速度運(yùn)行方式具體包括五段速度運(yùn)行 方式和四段速度運(yùn)行方式，即加速—等速—減速—低速爬行—自由滑行五 個(gè)速度段和加速—減速—低速爬行—自由滑行四個(gè)速度段；首先根據(jù)四段 速度運(yùn)行圖確定一個(gè)最大行程Smax,當(dāng)目標(biāo)行程距〉Smax時(shí)，釆用五段速 度圖運(yùn)行；當(dāng)目標(biāo)行程距《Smax時(shí)，采用四段速度圖運(yùn)行。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于(b)步驟所述的速度運(yùn)行方
式中變頻器六個(gè)參數(shù)中的變量參數(shù)應(yīng)減少至一個(gè)或兩個(gè)，將其余的參數(shù)設(shè) 定為常數(shù)。
在對(duì)上述運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定的同時(shí)，應(yīng)配合變頻器的數(shù)字控 制輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)按給定的速度圖運(yùn)行。而在該優(yōu)選實(shí)施方式中，(b) 步驟所述的速度運(yùn)行方式中變頻器的數(shù)字控制輸入分三位進(jìn)行設(shè)定，其中
DN1設(shè)置為"正向啟/停，，，DN2設(shè)置為"反向啟/停，，，DN3設(shè)置為"最高 速度運(yùn)行"。
同時(shí)在(b)步驟所述的速度運(yùn)行方式中確定相關(guān)參數(shù)值時(shí)，將"推 焦"、"裝煤餅"、"掛爐門"這三個(gè)動(dòng)作所代表的數(shù)字定義為"爐前操 作"，除此以外的數(shù)字定義為"非爐前操作"。
從數(shù)字控制的角度分析，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，(c)步驟所 述的按照選定速度運(yùn)行方式和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程中，關(guān)鍵在于 確定減速點(diǎn)a、自由滑行點(diǎn)b、抱閘停車點(diǎn)c三個(gè)點(diǎn)的控制信號(hào)。
編碼器的A、 B路脈沖均作為行程的輸入信號(hào)，分別輸入可編程序 控制器PLC的高速計(jì)數(shù)器HS1和HS2，其中定義HS1的內(nèi)容代表參數(shù)a, HS2的內(nèi)容代表參數(shù)b。當(dāng)可編程序控制器發(fā)出自由滑行命令以后，驅(qū)動(dòng) 單元變頻器處于斷電狀態(tài)，裝煤推焦車依靠慣性滑行，此時(shí)啟動(dòng)機(jī)器視覺(jué) 控制器。這樣可以提高控制水平和資源利用率，減少計(jì)算量。
參數(shù)c所代表的行程，是準(zhǔn)確停車位置，(d)步驟所述的啟動(dòng)機(jī) 器視覺(jué)裝置進(jìn)行停車操作完成對(duì)位中，主要是利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)確定 參數(shù)c值。
作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，(d)步驟所述的啟動(dòng)機(jī)器視 覺(jué)裝置進(jìn)行停車操作完成對(duì)位中，當(dāng)對(duì)位準(zhǔn)確需停車時(shí)，由可編程序 控制器直接向電液閘輸出 一 個(gè)停車控制信號(hào)。
作為本發(fā)明的又一種優(yōu)選實(shí)施方式，在計(jì)算過(guò)程中釆用內(nèi)置偏差表 補(bǔ)償?shù)霓k法，根據(jù)輸入的目標(biāo)爐號(hào)數(shù)，通過(guò)查表，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償偏 差值，確定參數(shù)c值，進(jìn)而可確定a、 b值，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試也只限于調(diào)整偏差 表。
本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是1、速度運(yùn)行圖的設(shè)定中，低速爬行段 的設(shè)定降低了動(dòng)量的影響，而自由滑行段進(jìn)一步減小慣性，之后抱閘，減 少了對(duì)變頻器功率器件的電流沖擊，使推焦裝煤車平穩(wěn)、準(zhǔn)確地停下來(lái)。
2、釆用行程控制+機(jī)器視覺(jué)定位的控制策略得到控制信號(hào)，可消除行程過(guò)
程中積累的偏差、克服車打滑帶來(lái)的誤差因素等帶來(lái)的影響，既實(shí)現(xiàn)了高
精度對(duì)位，也提升了控制裝置的技術(shù)水平。3、充分利用變頻器工作所必 需的參數(shù)輸入，構(gòu)建一個(gè)實(shí)用的速度圖，把多變量問(wèn)題簡(jiǎn)化為單變量問(wèn)題， 控制系統(tǒng)不需要另外再設(shè)置函數(shù)發(fā)生器。變頻器資源利用率高，簡(jiǎn)化了控 制系統(tǒng)的軟、硬件資源，降低了裝置的造價(jià)，提升了巿場(chǎng)竟?fàn)幜Α?、機(jī) 器視覺(jué)單獨(dú)處理圖像信號(hào)，輸出的數(shù)字信號(hào)直接作用于PLC,人機(jī)界面也 單獨(dú)享用工控機(jī)的微處理器，本裝置形成一個(gè)多處理器協(xié)調(diào)工作的系統(tǒng)。 控制快速可靠，擴(kuò)展佘量大。5、查表法補(bǔ)償偏差，占用的軟、硬件資源 少，運(yùn)行速度快。調(diào)試工作以軟件為主，方便快捷。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖l是基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì)位裝置的硬件電路原理圖。
圖2是推焦裝煤車在軟件控制下的五段速度運(yùn)行圖。 圖3是推焦裝煤車在軟件控制下的四段速度運(yùn)行圖。 圖4是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的整體控制流程圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明
l一帶高速計(jì)數(shù)器的可編2 —變頻器BP; 3—推焦裝煤車； 程序控制器PLC;
4一工控機(jī)GK; 5 —顯示器XS; 6 —編碼器BM;
7—視頻傳感器SP; 8—機(jī)器視覺(jué)控制器SK;9—行走電機(jī)M;
IO—電液閘YZ;
具體實(shí)施例方式
圖l是基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì)位裝置的硬件電路原理圖。
首先對(duì)焦?fàn)t每孔碳化室按自然數(shù)統(tǒng)一進(jìn)行爐號(hào)編排。對(duì)幾個(gè)特殊的對(duì) 位動(dòng)作"推焦"、"裝煤餅"、"掛爐門"按特珠數(shù)字編號(hào)。所有編號(hào) 應(yīng)具有唯一性，避免混淆。同時(shí)在人機(jī)界面的顯示器上設(shè)有目標(biāo)爐號(hào)和當(dāng) 前爐號(hào)顯示欄，另外設(shè)有目標(biāo)爐號(hào)和當(dāng)前爐號(hào)修正對(duì)話框。工作中，若推 焦裝煤車停在某碳化室中心線位置，目標(biāo)爐號(hào)和當(dāng)前爐號(hào)顯示數(shù)字會(huì)變?yōu)?一致，表示停車位置正常。點(diǎn)擊目標(biāo)爐號(hào)修正對(duì)話框，輸入要去的爐位號(hào)， 然后按啟動(dòng)鈕，推焦裝煤車在軟件控制下開(kāi)始運(yùn)行。
第二步推焦裝煤車在軟件控制下按給定速度圖運(yùn)行，是準(zhǔn)確對(duì)位的關(guān) 鍵。圖2是推焦裝煤車在軟件控制下的五段速度運(yùn)行圖，其中包括加速— 等速-減速-低速爬行-自由滑行五個(gè)速度段。圖3是推焦裝煤車在軟件 控制下的四段速度運(yùn)行圖，其中包括加速—減速—低速爬行^自由滑行四 個(gè)速度段。
推焦裝煤車運(yùn)行過(guò)程中設(shè)定有一個(gè)行走速度(設(shè)計(jì)決定， 一般92m/min 左右)，在控制系統(tǒng)確定了加、減速度值以后，上述四段速度運(yùn)行圖會(huì)有 一個(gè)最大行程Smax。當(dāng)目標(biāo)行程距〉Smax時(shí)，釆用五段速度圖運(yùn)行；當(dāng)目 標(biāo)行程距《Smax時(shí)，釆用四段速度屈運(yùn)行，這個(gè)判據(jù)在PLC中實(shí)現(xiàn)。在人 機(jī)界面上輸入目標(biāo)爐號(hào)的數(shù)字后，該數(shù)據(jù)通過(guò)通信總線傳輸?shù)絇LC, PLC 按照爐號(hào)編排規(guī)律對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，確定該數(shù)據(jù)代表的動(dòng)作含義和行程， 根據(jù)行程確定本次動(dòng)作的運(yùn)行速度圖。
每次動(dòng)作所要釆用的速度圖，都涉及以下六個(gè)參數(shù)加速度al,等速 度vl，減速度a2，爬行速度v2，行程s和時(shí)間t。為了實(shí)現(xiàn)控制，可以 按控制對(duì)象慣量大小把上述六個(gè)參數(shù)中的al、 vl、 a2、 v2設(shè)為常數(shù)，使
變量參數(shù)減少至一個(gè)或兩個(gè)，這樣針對(duì)單變量的控制既簡(jiǎn)單，所用控制部 件又少，也簡(jiǎn)化了軟件編制工作量。具體做法是利用變頻器的參數(shù)設(shè)定，
(這項(xiàng)設(shè)定在手動(dòng)控制對(duì)位中，也是必須的)，把a(bǔ)l、 vl、 a2、 v2變?yōu)?常量。其中，變頻器參數(shù)"斜坡上升時(shí)間"對(duì)應(yīng)速度圖中的加速度al,"最 高運(yùn)行頻率"對(duì)應(yīng)速度圖的等速度vl，"斜坡下降時(shí)間"對(duì)應(yīng)減速度a2， "最低工作頻率"對(duì)應(yīng)爬行速度v2。將變頻器數(shù)字控制輸入點(diǎn)DN1設(shè)置為 "正向啟/停"，DN2設(shè)置為"反向啟/停"，DN3設(shè)置為"最高速度運(yùn)行"。 參數(shù)設(shè)定結(jié)束后，配合變頻器的數(shù)字控制輸入為"101"時(shí)，變頻器進(jìn)行 "正向啟動(dòng)加速-高速運(yùn)行，，；控制輸入變?yōu)?100"時(shí)，變頻器變?yōu)?正 向啟動(dòng)減速-低速運(yùn)行"；控制輸入變?yōu)?000"時(shí)，變頻器處于"停止工 作-滑行"狀態(tài)。與之相對(duì)應(yīng)地，控制輸入為"011" 、"010" 、 "000" 時(shí)，變頻啟對(duì)應(yīng)的動(dòng)作是"反向啟動(dòng)加速-高速運(yùn)行"、"反向啟動(dòng)減速 -低速運(yùn)行"、"停止工作-滑行"，這樣就實(shí)現(xiàn)了按給定的速度圖運(yùn)行。 從數(shù)字控制的角度分析，要按給定速度圖運(yùn)行，關(guān)鍵是要確定速度圖 中的幾個(gè)點(diǎn)減速點(diǎn)a,自由滑行點(diǎn)b,抱鬧停車點(diǎn)c。只有得出這三個(gè)點(diǎn) 的控制信號(hào)，控制過(guò)程才能實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明中，把"推焦"、"裝煤餅"、 "掛爐門，，這三個(gè)動(dòng)作所代表的數(shù)字定義為"爐前操作"，除此以外的數(shù) 字定義為"非爐前操作"。
對(duì)于"爐前操作"，速度圖中的c點(diǎn)有如下關(guān)系 當(dāng)目標(biāo)爐號(hào)的動(dòng)作含義為"推焦"時(shí)c =K1/P (l — l)
式中Kl一推焦裝煤車的推焦桿與擰螺絲機(jī)中心距(常數(shù)，mm), P— 脈沖當(dāng)量(常數(shù)，mm/脈沖)；
當(dāng)目標(biāo)爐號(hào)的動(dòng)作含義為"裝煤餅"時(shí)c =K2/P (l — 2)
式中K2 —推焦裝煤車的托煤板與推焦桿中心距(常數(shù)，隨)； 當(dāng)目標(biāo)爐號(hào)動(dòng)作含義為"掛爐門"時(shí)c =K3/P (l — 3)
式中K3 = (Kl+K2);
對(duì)于"爐前操作"，速度圖中的b點(diǎn)有如下關(guān)系
b = c-klO/P ( l — 4 )
式中k10 =自由滑行距(常數(shù)，mm); 對(duì)于"爐前操作"，速度圖中的a點(diǎn)有如下關(guān)系 a = c-b-(kll+k12) /P ( 1 — 5 )
式中kll=0.5x (VlxVl-V2xV2) /a2 (mm)，化12=爬行距(常數(shù)， mm ) 5
對(duì)于"非爐前操作"，速度圖中的a、 b、 c三點(diǎn)有如下關(guān)系 c = ( k20+K x l+A 1 ) / p ( 2—1 )
式中k20—裝煤搗固機(jī)中心與相鄰最近一孔碳化室中心距(常數(shù)， 腿)，k一碳化室個(gè)數(shù)，l一相鄰碳化室中心距(常數(shù)，mm) ， △ l一偏差 修正值(mm) ， P—脈沖當(dāng)量(常數(shù)，mm/脈沖)；
b = c-klO/P (2 — 2)
式中klO =自由滑行距(常數(shù)，mm);
a = c-b-(kll + k12) /P ( 2—3 )
式中kll=0.5x (VlxVl-V2xV2) /a2 (mm), kl2-爬行距(常數(shù)， mm ) ，
通過(guò)式(l一l， 2， 3, 4， 5)和式(2 — 1, 2， 3)可以得出按給定的 速度圖運(yùn)行時(shí)的控制參數(shù)a， b， c。這些參數(shù)是每次動(dòng)作的控制依據(jù)，在 推焦裝煤車啟動(dòng)前存入指定單元。可編程序控制器PLC和工控機(jī)GK都含 有微處理器，其強(qiáng)大的計(jì)算功能和處理速度，可以勝任上述計(jì)算和預(yù)置過(guò) 程。
參數(shù)a、 b、 c,本質(zhì)上都是以脈沖量表示的行程。編碼器BM是信號(hào)反 饋單元，與驅(qū)動(dòng)電機(jī)M同軸連接。將推焦裝煤車的行程轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的脈沖 信號(hào)，輸入到可編程序控制器PLC的高速計(jì)數(shù)器。因而編碼器BM輸出的 脈沖，對(duì)應(yīng)著推焦裝煤車實(shí)際行程。BM輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)入高速計(jì)數(shù)器以 后，當(dāng)高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值-a時(shí)，PLC通過(guò)中斷會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，這個(gè)信 號(hào)就是減速信號(hào)；當(dāng)高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值4時(shí)，PLC通過(guò)中斷可發(fā)出一個(gè)
信號(hào)，這個(gè)信號(hào)就是自由滑行信號(hào)。這樣，通過(guò)高速計(jì)數(shù)的中斷條件設(shè)置。 可以得到了控制所需的減速信號(hào)，自由滑行信號(hào)。參數(shù)C所代表的行程， 是準(zhǔn)確停車位置，是對(duì)位控制成敗的關(guān)鍵。由于編碼器BM同機(jī)械同軸連
接，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下編碼器BM無(wú)法克服推焦裝煤車打滑帶來(lái)的誤差。為此，
釆用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)來(lái)解決準(zhǔn)確停車這一問(wèn)題。
機(jī)器視覺(jué)是研究用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬生物宏觀視覺(jué)功能的科學(xué)和技術(shù)。通
俗地說(shuō)，就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。當(dāng)PLC發(fā)出自由滑行命令 以后，驅(qū)動(dòng)單元變頻器BP處于斷電狀態(tài)，裝煤推焦車依靠慣性滑行；此
時(shí)啟動(dòng)機(jī)器視覺(jué)控制器，在自由滑行段機(jī)器視覺(jué)控制器就開(kāi)始自動(dòng)分析輸 入的圖像，當(dāng)圖像"位置"到達(dá)定義區(qū)域即碳化室中心線或裝煤搗固機(jī)中 心線位置時(shí)，機(jī)器視覺(jué)發(fā)出一個(gè)數(shù)字信號(hào)，這個(gè)信號(hào)就是停車信號(hào)。電液
鬧YZ作為停車執(zhí)行單元，其制動(dòng)力施加在驅(qū)動(dòng)軸上。它接受可編程序控 制器PLC發(fā)來(lái)的停車指令，進(jìn)行抱閘停車動(dòng)作。
其實(shí)編碼器的基本輸出有A, B, Z三路，其中Z路脈沖作為零位參考， A、 B路脈沖相位差90° ,作為判斷旋轉(zhuǎn)方向使用。在本發(fā)明中沒(méi)有按常 規(guī)使用，而是把A、 B路脈沖均作為行程的輸入信號(hào)對(duì)待。編碼器的A、 B 路脈沖，分別輸入高速計(jì)數(shù)器HS1和HS2。定義HS1的內(nèi)容代表參數(shù)a, HS2 的內(nèi)容代表參數(shù)b。由于編碼器的A、 B路脈沖相位差90。，正反轉(zhuǎn)會(huì)帶 來(lái)一個(gè)脈沖的偏差，這個(gè)偏差僅為行程偏差，在自由滑行段會(huì)自動(dòng)消除。 并不影響機(jī)器視覺(jué)定位精度。機(jī)器視覺(jué)定位精度主要取決于預(yù)設(shè)的圖像特 征容許度，其特點(diǎn)是自動(dòng)化、客觀、非接觸和高精度。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，為了計(jì)算中減少炭化室中心距的非線性 分布影響，解決減速箱齒輪間隙、電液閘動(dòng)作滯后帶來(lái)的偏差問(wèn)題，計(jì)算 時(shí)釆用內(nèi)置偏差表補(bǔ)償?shù)霓k法。根據(jù)輸入的目標(biāo)爐號(hào)數(shù)，通過(guò)查表，得到 對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償偏差值，從而確定參數(shù)c值。確定了 c值，進(jìn)而可確定a、 b 值?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試也只限于調(diào)整偏差表。這種查表法，適應(yīng)性強(qiáng)，占用時(shí)間最 短，是控制策略中最快的方法。
圖4是本發(fā)明優(yōu)選方式的整體控制流程圖。本發(fā)明中，在編定的爐號(hào) 數(shù)字中，除了 "推焦"、"裝煤餅"、"掛爐門"和搗鼓機(jī)中心線位(可 視為控制系統(tǒng)的零位，設(shè)定為"0"號(hào))為特殊號(hào)外，其余爐號(hào)均分別代 表一個(gè)碳化室。代表碳化室的爐號(hào)分為兩半， 一半在零位的左側(cè)， 一半在 零位的右側(cè)。通過(guò)邏輯判斷來(lái)確定動(dòng)作的方向。以102孔碳化室焦?fàn)t為例，
其中51孔碳化室分布在搗鼓機(jī)中心線位(零位)左側(cè)，另外51孔布置在
右側(cè)。焦?fàn)t碳化室從最左側(cè)按自然數(shù)從l開(kāi)始依次編排。當(dāng)裝煤推焦車運(yùn)
動(dòng)停止后，若當(dāng)前爐號(hào)為"0"號(hào)，目標(biāo)爐號(hào)也變?yōu)?0"號(hào)時(shí)，表示裝煤 推焦車停在零位，可以進(jìn)行裝煤、搗制煤餅這個(gè)動(dòng)作。完成這一動(dòng)作后， 應(yīng)向目標(biāo)碳化室運(yùn)動(dòng)，此時(shí)只需輸入目標(biāo)爐號(hào)即可。例如輸入爐號(hào)"18"， 由于目標(biāo)爐號(hào)為"18"，當(dāng)前爐號(hào)為"0",目標(biāo)爐號(hào)^當(dāng)前爐號(hào)，可以 得到判據(jù)一一 "非爐前操作"；由18《51,得到判據(jù)一一 "裝煤推焦車在 零位左側(cè)工作"；(當(dāng)前爐號(hào)-目標(biāo)爐號(hào))<0,則裝煤推焦車運(yùn)動(dòng)方向是 向左運(yùn)動(dòng)(確定了變頻電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的指令)；總行程的碳化室個(gè)數(shù) k=51-18=33,通過(guò)計(jì)算就可以確定參數(shù)a、 b、 c;通過(guò)c > Smax ，可判 定按五段速度圖運(yùn)行(反之，按四段速度圖運(yùn)行)。上述的判斷、計(jì)算為 本次動(dòng)作準(zhǔn)備好條件。當(dāng)點(diǎn)擊啟動(dòng)鈕，裝煤推焦車就會(huì)按a、 b、 c參數(shù)限 定的速度圖運(yùn)行，最后停在18號(hào)碳化室中心線位置。同時(shí)，當(dāng)前爐號(hào)自 動(dòng)變?yōu)?8,完成一次對(duì)位動(dòng)作。由于目標(biāo)爐號(hào)為"18"，當(dāng)前爐號(hào)為"18", 目標(biāo)爐號(hào)=當(dāng)前爐號(hào)，得到判據(jù)一一 "爐前操作"。根據(jù)這個(gè)判據(jù)，當(dāng)目 標(biāo)爐號(hào)依次輸入"推焦"，"裝煤"，""掛爐門"所代表的數(shù)字。由于 "裝煤推焦車在零位左側(cè)工作"，所以裝煤推焦車依次執(zhí)行左行對(duì)位，再 左行對(duì)位，之后右行對(duì)位這樣三次對(duì)位動(dòng)作。這三次對(duì)位過(guò)程中，目標(biāo)爐 號(hào)和當(dāng)前爐號(hào)均為"18"。當(dāng)執(zhí)行完?duì)t前操作后，目標(biāo)爐號(hào)再輸入"0"。 由于，當(dāng)前爐號(hào)為"18"，目標(biāo)爐號(hào)變?yōu)?0"，目標(biāo)爐號(hào)^當(dāng)前爐號(hào)， 得到判據(jù)一一 "非爐前操作"；(當(dāng)前爐號(hào)-目標(biāo)爐號(hào))〉0,則裝煤推焦 車向右運(yùn)動(dòng)。行程的碳化室個(gè)數(shù)k=51-18=33,可以確定參數(shù)a、 b、 c;啟 動(dòng)后，裝煤推焦車右行返回零位，目標(biāo)爐號(hào)和當(dāng)前爐號(hào)又均為"0""， 準(zhǔn)備開(kāi)始下一個(gè)工作循環(huán)。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技 術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì)位控制方法，其特征在于，包括如下步驟(a)設(shè)定目標(biāo)對(duì)位區(qū)域?qū)範(fàn)t每孔碳化室按自然數(shù)統(tǒng)一進(jìn)行爐號(hào)編排，對(duì)幾個(gè)特殊的對(duì)位動(dòng)作如“推焦”、“裝煤餅”、“掛爐門”按特殊數(shù)字編號(hào)，且將相應(yīng)爐號(hào)狀態(tài)信息顯示于人機(jī)界面的顯示器上以便操作；(b)選定速度運(yùn)行方式將目標(biāo)爐號(hào)與當(dāng)前爐號(hào)相關(guān)信息進(jìn)行比較，選擇相適應(yīng)的速度運(yùn)行方式并確定運(yùn)行過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)；(c)按照選定速度運(yùn)行方式和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)行；(d)啟動(dòng)機(jī)器視覺(jué)裝置進(jìn)行停車操作完成對(duì)位在進(jìn)入自由滑行速度段后啟動(dòng)機(jī)器視覺(jué)控制器確定準(zhǔn)確停車位置，完成對(duì)位。
2. 按照權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì) 位控制方法，其特征在于(b)步驟所述的速度運(yùn)行方式包括五段速 度運(yùn)行方式和四段速度運(yùn)行方式，即加速—等速—減速—低速爬行—自由 滑行五個(gè)速度段和加速—減速—低速爬行一 自由滑行四個(gè)速度段；根據(jù)四段速度運(yùn)行圖確定一個(gè)最大行程Smax，當(dāng)目標(biāo)行程距〉Smax 時(shí)，釆用五段速度圖運(yùn)行；當(dāng)目標(biāo)行程距《Smax時(shí)，釆用四段速度圖運(yùn)行。
3. 按照權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì) 位控制方法，其特征在于(b)步驟所述的速度運(yùn)行方式中變頻器六 個(gè)參數(shù)中的變量參數(shù)減少至一個(gè)或兩個(gè)，將其余的參數(shù)設(shè)定為常數(shù)。
4. 按照權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì) 位控制方法，其特征在于(b)步驟所述的速度運(yùn)行方式中變頻器的 數(shù)字控制輸入分三位進(jìn)行設(shè)定，DN1設(shè)置為"正向啟/停"，DN2設(shè)置為"反 向啟/停"，DN3設(shè)置為"最高速度運(yùn)行"。
5. 按照權(quán)利要求4所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì) 位控制方法，其特征在于(b)步驟所述的速度運(yùn)行方式中確定相關(guān) 參數(shù)值時(shí)，將"推焦"、"裝煤餅"、"掛爐門"這三個(gè)動(dòng)作所代表的數(shù) 字定義為"爐前操作"，除此以外的數(shù)字定義為"非爐前操作"。
6. 按照權(quán)利要求l或2或3所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì)位控制方法，其特征在于(c)步驟所述的按照選定速度運(yùn) 行方式和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程中，關(guān)鍵在確定減速點(diǎn)a、自由滑行 點(diǎn)b、抱閘停車點(diǎn)c三個(gè)點(diǎn)的控制信號(hào)。
7. 按照權(quán)利要求l所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì) 位控制方法，其特征在于(c)步驟所述的按照選定速度運(yùn)行方式和 相關(guān)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程中，編碼器的A、 B路脈沖均作為行程的輸入 信號(hào)，分別輸入可編程序控制器的高速計(jì)數(shù)器HS1和HS2,其中定義HS1 的內(nèi)容代表參數(shù)a， HS2的內(nèi)容代表參數(shù)b。
8. 按照權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì) 位控制方法，其特征在于(c)步驟所述的按照選定速度運(yùn)行方式和 相關(guān)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程中，當(dāng)可編程序控制器發(fā)出自由滑行命令以 后，驅(qū)動(dòng)單元變頻器處于斷電狀態(tài)，裝煤推焦車依靠慣性滑行，此時(shí)啟動(dòng) 機(jī)器視覺(jué)控制器，確定參數(shù)c值。
9. 按照權(quán)利要求8所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì) 位控制方法，其特征在于(d)步驟所述的啟動(dòng)機(jī)器視覺(jué)裝置進(jìn)行 停車操作完成對(duì)位中，當(dāng)對(duì)位準(zhǔn)確需停車時(shí)，由可編程序控制器直接 向電液閘輸出 一個(gè)停車控制信號(hào)。
10. 按照權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì)位 控制方法，其特征在于采用內(nèi)置偏差表補(bǔ)償?shù)霓k法，根據(jù)輸入的目標(biāo)爐 號(hào)數(shù)，通過(guò)查表，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償偏差值，確定參數(shù)c值，進(jìn)而可確 定a、 b值，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試也只限于調(diào)整偏差表。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的推焦裝煤車自動(dòng)對(duì)位控制方法，其主要包括以下四個(gè)步驟設(shè)定目標(biāo)對(duì)位區(qū)域?qū)範(fàn)t每孔碳化室按自然數(shù)統(tǒng)一進(jìn)行爐號(hào)編排，對(duì)幾個(gè)特殊的對(duì)位動(dòng)作按特殊數(shù)字編號(hào)，且將相應(yīng)爐號(hào)狀態(tài)信息顯示于人機(jī)界面的顯示器上以便操作；選定速度運(yùn)行方式將目標(biāo)爐號(hào)與當(dāng)前爐號(hào)相關(guān)信息進(jìn)行比較，選擇相適應(yīng)的速度運(yùn)行方式并確定運(yùn)行過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)；按照選定速度運(yùn)行方式和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)行；啟動(dòng)機(jī)器視覺(jué)裝置進(jìn)行停車操作完成對(duì)位在進(jìn)入自由滑行速度段后啟動(dòng)機(jī)器視覺(jué)控制器確定準(zhǔn)確停車位置完成對(duì)位。運(yùn)用此方法不但可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、提高控制水平和資源利用率，而且能夠?qū)崿F(xiàn)高精度對(duì)位。
文檔編號(hào)G05D3/20GK101109960SQ20071001826
公開(kāi)日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者王普舟 申請(qǐng)人:中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司