本申請涉及一種針對浮動堆密度物料裝車高度控制的方法、設(shè)備及系統(tǒng)，屬于自動控制。

背景技術(shù)：

1、在傳統(tǒng)鐵路煤料裝車站，無定量倉配置，煤料的鐵路裝車過程中，前期通過裝車煤料高度對裝車重量進(jìn)行控制。采用伸縮溜槽進(jìn)行裝車，溜槽下降高度就是車廂物料高度，因此，溜槽高度控制工作至關(guān)重要，如果前半截車廂過高，會造成尾部空缺，造成前后偏載。

2、常規(guī)方式通過煤料密度計算來獲得溜槽高度，但由于煤料含水量及顆粒大小的變化，裝車過程中物料堆密度經(jīng)常變化，煤料高度無法準(zhǔn)確計算控制，這直接對智能裝車的準(zhǔn)確度造成影響，比如車廂上軌道衡進(jìn)行精準(zhǔn)補料前，就已經(jīng)超重或欠重過多導(dǎo)致無法補料。因此，需要研發(fā)一種針對浮動堆密度物料裝車高度控制的方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N針對浮動堆密度物料裝車高度控制的方法、設(shè)備及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法精準(zhǔn)控制物料裝車高度的問題。

2、第一方面，本申請實施例提供一種針對浮動堆密度物料裝車高度控制的方法，包括：

3、獲取裝車完成后的車廂內(nèi)煤料上表面的三維點云數(shù)據(jù)、車廂毛重和車廂參數(shù)；其中，所述三維點云數(shù)據(jù)由2d激光雷達(dá)采集得到，所述車廂毛重由軌道衡采集得到，所述車廂參數(shù)包括車廂型號、自重、內(nèi)部長度和內(nèi)部寬度；

4、利用預(yù)設(shè)的體積算法，計算車廂內(nèi)煤料的總體積；

5、計算車廂毛重與自重的差值，得到煤料重量，并基于煤料重量和總體積計算得到煤料的堆密度；

6、獲取下一節(jié)待裝車廂的預(yù)裝重量、內(nèi)部長度和內(nèi)部寬度，并基于以下公式計算下一節(jié)待裝車廂的預(yù)裝車高度：

7、

8、式中，表示下一節(jié)待裝車廂的預(yù)裝車高度，表示下一節(jié)待裝車廂的預(yù)裝重量，表示計算得到的煤料的堆密度，表示下一節(jié)待裝車廂的內(nèi)部長度，表示下一節(jié)待裝車廂的內(nèi)部寬度，表示根據(jù)實際裝車過程的經(jīng)驗確定的補充誤差；

9、基于下一節(jié)待裝車廂的預(yù)裝車高度，控制伸縮溜槽對下一節(jié)待裝車廂進(jìn)行裝車；

10、其中，利用預(yù)設(shè)的體積算法，計算車廂內(nèi)煤料的總體積包括：

11、將車廂沿長方向平均劃分為m份，沿寬方向平均劃分為n份，得到m*n個矩形區(qū)域；確定各個矩形區(qū)域的中心點坐標(biāo)，并通過所述三維點云數(shù)據(jù)確定各個矩形區(qū)域的中心點的煤料高度，然后通過體積公式計算各個矩形區(qū)域?qū)?yīng)的煤料體積；累加各個矩形區(qū)域?qū)?yīng)的煤料體積，得到車廂內(nèi)煤料的總體積；

12、所述體積公式為：

13、

14、式中， vij表示長方向上第 i個、寬方向第 j個矩形區(qū)域?qū)?yīng)的煤料體積， zij表示長方向上第 i個、寬方向第 j個矩形區(qū)域的中心點對應(yīng)的煤料高度， sij表示長方向上第 i個、寬方向第 j個矩形區(qū)域?qū)?yīng)的煤料表面積，δ x表示每個矩形區(qū)域的寬度，δ y表示每個矩形區(qū)域的長度。

15、基于以上的方法，可選地，所述2d激光雷達(dá)設(shè)置于車廂中間位置上方，確保其安裝牢固且掃描范圍能夠覆蓋煤料全部表面。

16、基于以上的方法，可選地，預(yù)先建立車廂數(shù)據(jù)庫，用于存儲各個車廂的車廂參數(shù)。

17、基于以上的方法，可選地，所述車廂參數(shù)的獲取過程包括：

18、獲取車廂型號識別設(shè)備采集的車廂型號，基于所述車廂型號在所述車廂數(shù)據(jù)庫查詢得到對應(yīng)的其余車廂參數(shù)。

19、基于以上的方法，可選地，所述通過所述三維點云數(shù)據(jù)確定各個矩形區(qū)域的中心點的煤料高度，包括：

20、若不存在與矩形區(qū)域的中心點的坐標(biāo)完全對應(yīng)的三維點云數(shù)據(jù)，則基于距離該中心點最近的三維點云數(shù)據(jù)確定該中心點的煤料高度。

21、基于以上的方法，可選地，還包括：

22、根據(jù)實際裝車過程中積累的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，調(diào)整m和n的值。

23、第二方面，本申請實施例還提供一種控制設(shè)備，其包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器調(diào)用并執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)如第一方面任意一項所述的針對浮動堆密度物料裝車高度控制的方法。

24、第三方面，本申請實施例還提供一種針對浮動堆密度物料裝車高度控制的系統(tǒng)，其包括：

25、2d激光雷達(dá)，用于采集車廂內(nèi)煤料上表面的三維點云數(shù)據(jù)；

26、軌道衡，用于采集裝車完成后的車廂毛重；

27、車廂型號識別管理系統(tǒng)，用于獲取車廂參數(shù)；

28、如第二方面所述的控制設(shè)備。

29、本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案具有如下有益效果：

30、本申請?zhí)峁┑尼槍Ω佣衙芏任锪涎b車高度控制的方法、設(shè)備及系統(tǒng)中，在裝車完成后，可以通過三維點云數(shù)據(jù)、車廂毛重和車廂參數(shù)，計算得到煤料的堆密度，并基于下一節(jié)待裝車廂的預(yù)裝重量、內(nèi)部尺寸和計算得到的煤料的堆密度，確定下一節(jié)待裝車廂的合適的預(yù)裝車高度，進(jìn)而控制伸縮溜槽進(jìn)行裝車。如此設(shè)置，通過動態(tài)測量物料堆密度，在裝車完成后自動調(diào)整裝車模型中的堆密度參數(shù)，結(jié)合車廂型號自動調(diào)整溜槽高度，有效解決了因物料堆密度變化和車廂型號差異導(dǎo)致的裝車高度控制難題，實現(xiàn)了精準(zhǔn)控制裝車高度，避免了前后偏載，提高了裝車質(zhì)量。此外，還避免了倒車補料和反復(fù)平車等操作，減少了裝車時間，提高了鐵路煤料裝車的效率，降低了生產(chǎn)成本。

技術(shù)特征：

1.一種針對浮動堆密度物料裝車高度控制的方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述2d激光雷達(dá)設(shè)置于車廂中間位置上方，確保其安裝牢固且掃描范圍能夠覆蓋煤料全部表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，預(yù)先建立車廂數(shù)據(jù)庫，用于存儲各個車廂的車廂參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述車廂參數(shù)的獲取過程包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過所述三維點云數(shù)據(jù)確定各個矩形區(qū)域的中心點的煤料高度，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：

7.一種控制設(shè)備，其特征在于，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器調(diào)用并執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任意一項所述的針對浮動堆密度物料裝車高度控制的方法。

8.一種針對浮動堆密度物料裝車高度控制的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N針對浮動堆密度物料裝車高度控制的方法、設(shè)備及系統(tǒng)。其中，通過動態(tài)測量物料堆密度、自動識別車廂型號并結(jié)合精準(zhǔn)算法，實現(xiàn)對伸縮溜槽高度的精確控制，確保車廂內(nèi)物料前后均勻，避免偏載、倒車補料及反復(fù)平車等問題，提高智能裝車的準(zhǔn)確度和效率。

技術(shù)研發(fā)人員：王秀華,黃松,左泉,陳忠訓(xùn),王明全,李常建,劉永強,梁陽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京亞洲衛(wèi)星通信技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15