鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位位置擬合方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位位置擬合方法，屬于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。由于鋼鐵生產(chǎn)環(huán)境影響，射頻識別定位會出現(xiàn)一定的非故障偏差，庫區(qū)垛位的物理位置也可能發(fā)生偏移，影響作業(yè)垛位關(guān)聯(lián)效率，進(jìn)而造成末端物流動(dòng)態(tài)跟蹤過程中信息流與物質(zhì)流的不同步。本發(fā)明給出了一種基于運(yùn)行數(shù)據(jù)的射頻識別定位位置擬合方法，可以對垛位關(guān)聯(lián)及垛位物理位置偏移進(jìn)行擬合與校正。該方法基于系統(tǒng)歷史作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠在不增加硬件設(shè)備的情況下，有效提高射頻識別定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和自動(dòng)化程度，使得鋼鐵生產(chǎn)末端物流跟蹤系統(tǒng)可靠性更高，適應(yīng)性更強(qiáng)。
【專利說明】鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位位置擬合方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位技術(shù)，特別是射頻識別定位中基 于數(shù)據(jù)的位置擬合方法，屬于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 在鋼鐵生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)末端成品物流庫存的精細(xì)化管理，需要實(shí)時(shí) 掌握物料在庫區(qū)的動(dòng)態(tài)變化過程，如物料入庫、出庫和倒垛等。由于鋼鐵生產(chǎn)物料具有高 溫、重量大和抗電磁等特點(diǎn)，目前還缺乏有效技術(shù)手段對其進(jìn)行直接的跟蹤識別。一種方法 是對橋式起重機(jī)等物料貯運(yùn)工具的運(yùn)行位置進(jìn)行定位，當(dāng)操作人員駕駛起重機(jī)執(zhí)行吊運(yùn)作 業(yè)時(shí)，將橋式起重機(jī)的吊鉤位置與庫區(qū)物料垛位關(guān)聯(lián)起來，結(jié)合起重機(jī)的吊起或放下等吊 運(yùn)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)庫區(qū)物料作業(yè)跟蹤，進(jìn)而將物料的物理位置變化與庫存系統(tǒng)中物料信息自動(dòng) 同步起來。
[0003] 射頻識別是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，在橋式起重機(jī)的大車和小車移動(dòng)軌道 邊鋪設(shè)射頻識別電子標(biāo)簽，在大車和小車上配置射頻識別讀寫器，當(dāng)大車或小車移動(dòng)時(shí)，讀 寫器識別電子標(biāo)簽，通過電子標(biāo)簽與軌道實(shí)際位置的映射關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)在大 車和小車軌道方向上的位置檢測。由于系統(tǒng)實(shí)施簡單，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，射頻識別定位非常適 宜于鋼鐵企業(yè)橋式起重機(jī)的定位。
[0004] 在基于橋式起重機(jī)射頻識別定位的末端物流跟蹤系統(tǒng)中，一方面，需要及時(shí)維護(hù) 庫區(qū)垛位的物理位置，另一方面，當(dāng)橋式起重機(jī)執(zhí)行作業(yè)時(shí)，所檢測的位置需要有一定的可 信度，并與庫區(qū)物料垛位位置進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)。
[0005] 然而，由于制造工藝或生產(chǎn)設(shè)備老化，橋式起重機(jī)的軌道一般不嚴(yán)格平整，會出現(xiàn) 軌道變形等問題，導(dǎo)致橋式起重機(jī)在行駛過程中出現(xiàn)振動(dòng)或滑動(dòng)。振動(dòng)帶來的位移改變了 射頻識別讀寫器和電子標(biāo)簽的電磁耦合環(huán)境，給電子標(biāo)簽信號讀取帶來干擾，比如，造成讀 寫器漏讀或重讀等。實(shí)際應(yīng)用中，尤其關(guān)心橋式起重機(jī)執(zhí)行吊運(yùn)作業(yè)時(shí)的吊鉤位置，如果 在某一段時(shí)間到執(zhí)行吊運(yùn)作業(yè)時(shí)漏讀電子標(biāo)簽，則會導(dǎo)致無法準(zhǔn)確確定吊運(yùn)作業(yè)時(shí)吊鉤位 置，影響物料垛位識別和匹配的效率。
[0006] 對于射頻識別定位可靠性問題，一種方法是在應(yīng)用底流水線層對獲取的電子標(biāo)簽 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。比如在基于可擴(kuò)展的原始電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)流清洗方法中，根據(jù)數(shù)據(jù)時(shí)空關(guān)聯(lián) 特性，對獲取的電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理。在基于概率統(tǒng)計(jì)的電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)自適應(yīng)平滑方 法中，基于統(tǒng)計(jì)采樣理論對原始的標(biāo)簽數(shù)據(jù)采用自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)平滑方法進(jìn)行處理。在通過底 層的數(shù)據(jù)處理解決標(biāo)簽不可靠問題基礎(chǔ)上，可以從應(yīng)用層以較小的代價(jià)來進(jìn)一步糾正與補(bǔ) 償不可靠的數(shù)據(jù)，比如伴隨約束方法基于應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯，建立應(yīng)用層完整性約束規(guī)則和條 件，如對象運(yùn)動(dòng)路徑、對象之間的相互關(guān)系等，以此檢測、校正和補(bǔ)償?shù)讓拥牟豢煽繑?shù)據(jù)。采 用射頻識別的橋式起重機(jī)定位屬于一種離散式絕對位置檢測，根據(jù)識別的標(biāo)簽可以將起重 機(jī)定位于一個(gè)可信的位置區(qū)域內(nèi)，當(dāng)出現(xiàn)瞬時(shí)非故障性檢測偏差時(shí)，需要新的有效機(jī)制將 起重機(jī)位置與庫區(qū)物料垛位的物理位置關(guān)聯(lián)起來。
[0007] 庫區(qū)中物料垛位用于堆放生產(chǎn)物料，垛位支架底部一般為石礫鋪成的路碴，為垛 位提供彈性。由于物料的擠壓，起重機(jī)吊運(yùn)物料時(shí)的撞擊等因素，容易造成垛位支架橫向或 縱向滑動(dòng)，使垛位支架偏離初始位置，物理位置發(fā)生改變。若不及時(shí)更新垛位物理坐標(biāo)，則 物料在庫區(qū)中的堆放物理位置產(chǎn)生誤差，此時(shí)即使起重機(jī)位置可信，如果仍按照原物理位 置進(jìn)行關(guān)聯(lián)，則有可能會造成垛位匹配錯(cuò)誤。由于庫區(qū)中垛位數(shù)量比較多，且垛位支架偏移 具有不確定性，如果人工實(shí)時(shí)檢測并維護(hù)，則工作量會很大，因此，在人工盤庫之間，需要一 種自動(dòng)維護(hù)和修正方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位位置擬合方法，其可以 提高末端物流跟蹤的準(zhǔn)確性，保證物質(zhì)流與信息流的同步。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟：
[0010] A.當(dāng)檢測到橋式起重機(jī)吊鉤執(zhí)行吊起或放下作業(yè)動(dòng)作時(shí)，射頻識別定位系統(tǒng)采集 此時(shí)大車和小車射頻識別讀寫器識別的電子標(biāo)簽值，如果采集到了電子標(biāo)簽值，則轉(zhuǎn)到步 驟C，如果大車和小車射頻識別讀寫器沒有返回電子標(biāo)簽值，則轉(zhuǎn)到步驟B ;
[0011] B.查找最后一次大車和小車射頻識別讀寫器采集到的電子標(biāo)簽值，由橋式起重機(jī) 運(yùn)行速度及運(yùn)行方向預(yù)估起重機(jī)當(dāng)前位置，確定其作業(yè)垛位區(qū)域。根據(jù)垛位對應(yīng)的滑動(dòng)數(shù) 據(jù)窗口，計(jì)算該垛位歷史作業(yè)吊鉤坐標(biāo)的平均值，作為當(dāng)前橋式起重機(jī)吊鉤坐標(biāo)（X'，y'）， 轉(zhuǎn)到步驟D;
[0012] C.根據(jù)采集的當(dāng)前電子標(biāo)簽值得到大車和小車射頻識別讀寫器在軌道上的位置， 計(jì)算得到橋式起重機(jī)吊鉤坐標(biāo)（X'，y'），根據(jù)吊鉤坐標(biāo)確定起重機(jī)當(dāng)前作業(yè)垛位；
[0013] D.根據(jù)當(dāng)前作業(yè)垛位對應(yīng)的滑動(dòng)數(shù)據(jù)窗口，計(jì)算垛位歷 史作業(yè)坐標(biāo)檢測值相對垛位坐標(biāo)（Xi，yj的平均方差巧和巧，

【權(quán)利要求】
1. 一種鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位位置擬合方法，其特征在于包括如下步驟： A. 當(dāng)檢測到橋式起重機(jī)吊鉤執(zhí)行吊起或放下作業(yè)動(dòng)作時(shí)，射頻識別定位系統(tǒng)采集此時(shí) 大車和小車射頻識別讀寫器識別的當(dāng)前電子標(biāo)簽值，如果采集到了電子標(biāo)簽值，則轉(zhuǎn)到步 驟C，如果大車和小車射頻識別讀寫器沒有返回電子標(biāo)簽值，則轉(zhuǎn)到步驟B ; B. 查找最后一次大車或小車射頻識別讀寫器采集到的電子標(biāo)簽值，由橋式起重機(jī) 運(yùn)行速度和運(yùn)行方向預(yù)估起重機(jī)當(dāng)前位置，并初步確定其垛位區(qū)域，根據(jù)垛位對應(yīng)的滑 動(dòng)數(shù)據(jù)窗口，計(jì)算該垛位歷史作業(yè)吊鉤坐標(biāo)的平均值，作為當(dāng)前橋式起重機(jī)吊鉤坐標(biāo)（ *，y )，轉(zhuǎn)到步驟d ; C. 根據(jù)當(dāng)前電子標(biāo)簽值得到大車和小車射頻識別讀寫器在軌道上的位置，計(jì)算得到橋 式起重機(jī)吊鉤坐標(biāo)(f，y)，根據(jù)吊鉤坐標(biāo)確定起重機(jī)當(dāng)前作業(yè)垛位； D. 根據(jù)當(dāng)前作業(yè)垛位對應(yīng)的滑動(dòng)數(shù)據(jù)窗口，計(jì)算垛位歷史作業(yè)吊鉤坐標(biāo)相對垛位坐標(biāo) (I，" )的平均方差斤和
E. 計(jì)算當(dāng)前作業(yè)吊鉤坐標(biāo)f和Jf'相對當(dāng)前作業(yè)垛位坐標(biāo)的實(shí)時(shí)方差<和<，
F. 根據(jù)當(dāng)前作業(yè)吊鉤坐標(biāo)分和夕與作業(yè)垛位坐標(biāo)^和巧之間的偏差范圍，確定歷 史作業(yè)垛位坐標(biāo)檢測值的平均方差>^和巧與當(dāng)前作業(yè)實(shí)時(shí)方差<和< 的加權(quán)系數(shù)4和 ，得到方差估計(jì)值
： G. 由當(dāng)前作業(yè)吊鉤坐標(biāo)偏離垛位坐標(biāo)的方向，得到垛位坐標(biāo)估計(jì)值(i,#)，若吊鉤坐 標(biāo)正向偏離垛位，則
；若吊鉤坐標(biāo)反向偏離垛位，則

H. 將當(dāng)前作業(yè)吊鉤坐標(biāo)寫入相應(yīng)垛位的滑動(dòng)數(shù)據(jù)窗口，將計(jì)算得到的垛位坐標(biāo)估計(jì) 值(i，#)賦予垛位坐標(biāo)(X，JO,用于下一次垛位坐標(biāo)估計(jì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位位置擬合方法，其特征在 于：所述的射頻識別定位系統(tǒng)是在橋式起重機(jī)的大車和小車移動(dòng)軌道邊間隔鋪設(shè)射頻識別 電子標(biāo)簽，在大車和小車相應(yīng)位置配置射頻識別讀寫器及天線，并建立各電子標(biāo)簽與軌道 坐標(biāo)的一一映射關(guān)系表，射頻識別讀寫器采用主動(dòng)工作模式，主動(dòng)連續(xù)地識別電子標(biāo)簽，并 通過通信接口將電子標(biāo)簽發(fā)給定位系統(tǒng)，電子標(biāo)簽被定位系統(tǒng)采集后即從讀寫器中清除， 定位系統(tǒng)采集到電子標(biāo)簽值后，查找映射關(guān)系表得到大車和小車射頻識別讀寫器的位置坐 標(biāo)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位位置擬合方法，其特征在 于：橋式起重機(jī)當(dāng)前位置估計(jì)方法是，根據(jù)最后一次采集時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間間隔，以及 離線測量得到的橋式起重機(jī)平均運(yùn)行速度，得到起重機(jī)位移估計(jì)值，如果起重機(jī)正方向運(yùn) 行，則位移估計(jì)值為正，如果反方向運(yùn)行，則位移估計(jì)值為負(fù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位位置擬合方法，其特征在 于：位置坐標(biāo)指位置檢測點(diǎn)到大車軌道(記為X軸）和小車軌道(記為，軸）設(shè)定起點(diǎn)的距 離，垛位坐標(biāo)為垛位區(qū)域在X軸和y軸上的幾何中心點(diǎn)的坐標(biāo)，吊鉤坐標(biāo)是吊鉤在X軸與 F軸平面上投影點(diǎn)的坐標(biāo)，吊鉤的I軸坐標(biāo)為大車讀寫器?軸坐標(biāo)加上投影點(diǎn)在I軸上相 對大車讀寫器的偏移，軸坐標(biāo)為小車讀寫器的j軸坐標(biāo)加上投影點(diǎn)在JT軸上相對小車讀 寫器的偏移，如果投影點(diǎn)比讀寫器遠(yuǎn)離軌道設(shè)定起點(diǎn)，則偏移為正，反之為負(fù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位位置擬合方法，其特征 在于：以吊鉤坐標(biāo)，y)確定垛位坐標(biāo)的方法是：如果
，和
則吊鉤坐標(biāo)處于垛位
，其中七為垛位
在1軸 上與其相鄰垛位的中心點(diǎn)間距，為垛位在_￥軸上與其相鄰垛位的中心點(diǎn)間距。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位位置擬合方法，其特征在 于：垛位的滑動(dòng)數(shù)據(jù)窗口用于記錄該垛位歷史作業(yè)的吊鉤坐標(biāo)值，由I軸坐標(biāo)分量和V軸 坐標(biāo)分量組成，滑動(dòng)數(shù)據(jù)窗口長度為Μ，垛位
第胃次吊運(yùn)作業(yè)時(shí)I軸坐標(biāo)滑動(dòng) 數(shù)據(jù)窗口為
軸坐標(biāo)滑動(dòng)數(shù)據(jù)窗口為
埯和·!分別為垛位第w次吊運(yùn)作業(yè)時(shí)吊鉤I軸和，軸坐標(biāo)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位位置擬合方法，其特征在 于：當(dāng)前作業(yè)吊鉤位置正向偏離垛位是指其1軸坐標(biāo)或·^軸坐標(biāo)比垛位I軸坐標(biāo)或I軸坐 標(biāo)大，反向偏離垛位是指其I軸坐標(biāo)或y軸坐標(biāo)比垛位I軸坐標(biāo)或·^軸坐標(biāo)小。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位位置擬合方法，其特征在 于：當(dāng)前作業(yè)吊鉤坐標(biāo)分和jr·與垛位坐標(biāo)曷和辦之間的偏差為今|和|#-，加權(quán)系 數(shù)
·，則選擇
，則選_
,根據(jù)同樣規(guī)則得到，〇^和七具體參數(shù)根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)選擇。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵生產(chǎn)末端物流射頻識別定位位置擬合方法，其特征在 于：將當(dāng)前作業(yè)垛位吊鉤坐標(biāo)寫入滑動(dòng)數(shù)據(jù)窗口時(shí)，如果數(shù)據(jù)窗口未滿，將數(shù)據(jù)窗口內(nèi)數(shù)據(jù) 順序左移，并將當(dāng)前作業(yè)垛位吊鉤坐標(biāo)寫入數(shù)據(jù)窗口尾部，如果數(shù)據(jù)窗口已滿，則首先舍去 窗口內(nèi)第一個(gè)數(shù)據(jù)，然后將窗口內(nèi)數(shù)據(jù)順序左移，并將當(dāng)前作業(yè)垛位的吊鉤坐標(biāo)寫入窗口 尾部。
【文檔編號】G06K17/00GK104085638SQ201410336295
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】錢王平, 方仕雄, 鄧多洪 申請人:江蘇沙鋼集團(tuán)有限公司