堆取料机空间防碰撞系统设计与实现.pdfVIP

堆取料机空间防碰撞系统设计与实现 李长安 （神华黄骅港务有限责任公司 河北 沧州 061113） 摘 要： 在国内外煤炭码头中，堆料机、取料机是散货堆场作业的核心设备，堆取料机空间防碰撞系统一直是个难题。设计一种堆取料 机空间防碰撞控制系统，其原理是在堆取料机上的大臂和回转中心安装gps流动站，通过gps的位置信息和空间几何算法，得出两个堆取料机之 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，使得工作人员进行相应处理，解决行走编码器不准确、误差累积的问题。本系统 可以实时计算出堆取料机大臂的相对位置和距离，可实现两台甚至多台堆取料机在同一个场垛中安全作业。 关键词： 堆取料机；RTK系统；基准站；流动站；处理单元 中图分类号：TF31 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1110067－03 1 背景技术 全作业，严重影响效率。故当前一般都采用人工监控的方法来 堆取料作业过程中，在一个堆场中经常需要使用多个堆取 避免空间碰撞事故。 料机进行作业。图1为堆取料机在堆场作业的示意图，10为堆 2 具体设计方案 场，20为堆取料机，30为行走轨道。在一个堆场中可能有多个 笔者设计了一种堆取料机空间防碰撞系统，该系统包括： 堆取料机，沿着行走轨道进行行走作业，在行走过程中，多个 大臂位置反馈系统、空间数据计算系统、空间防碰撞控制系 堆取料机的大臂之间有可能会发生碰撞。 统。现在分别介绍其详细设计。 2.1 大臂位置反馈系统 通常的大臂空间位置反馈都是采用行走、回转、俯仰三个 编码器的数值计算得出的，本设计采用当今世界上最先进的定 位手段-RTK GPS测量系统。RTK是能够在野外实时得到厘米级 定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分 （Real-time kinematic）方法，是GPS应用的重大里程碑。高 精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基 于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测 站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在 RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信 息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站 的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值 进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。 基准站的位置可以根据具体需要设置在任意位置，在本系 图1 堆取料机在堆场作业的示意图 统中，选取中控室安装一台基准站，每台堆取料机上安装两台 目前国内包括黄骅港在内的煤炭码头中，没有有效地方法 流动站，分别安装在大机回转中心点和大臂头部中心点处，流 来提前预知堆取料机20之间是否将要发生碰撞，堆取料机空间 动站安装位置如下图所示： 防碰撞是堆取料作业过