目前，我国的散货（矿石、煤等）料场主要采取斗轮式取料机进行取料作业，尤其是在大型散货码头，原料的大量需求造就了巨型的堆场，这就要求有一定数量的取料设备来进行生产，同时需配备相应数量的操作司机来驾驶这些设备。因此，如何提高取料效率、改善作业环境、降低劳动强度，降低人工成本、减少人工干预造成的效率降低就成了所有大型散货码头面临的共同课题。散货取料装船流程的效率高低，是直接制约港口装船疏港效率的主要环节，智能化取料研究与应用，就是针对取料机现有的作业模式和取料工艺进行研究，通过对取料机PLC程序及上位机软件进行合理优化和二次开发，并借助前沿的设备和技术手段以实现取料机机智能化提高的同时，提高作业效率，并兼顾人力成本的节省!

　　人机操作界面软件.直观可视的操作界面，包含了针对作业大机的各项参数显示栏以及可控制和修改实际作业流程的具体按键。操作员可以通过画面上的实时数据显示和操作按键，在中控室里进行远程监测和控制现场的堆料作业，也是实现自动化取料的人机交互系统。防碰撞模型软件。用于在中控室3D实时显现单机的工作状态信息，包括单机的在堆场的位置信息，悬臂的方位信息，悬臂的俯仰角度信息；其中单机之间有碰撞危险时发出警报；还可以设定保护值，当单机之间距离接近保护值，给主控PLC发出停机信号；本系统中斗轮堆取料机单机全自动化系统工作过程如下:首先是工作人员下达任务单,控制中心的工业控制机(IPC)的中控处理单元对任务单进行处理,分析出是堆料或取料工作,并计算出的堆、取料的坐标范围;IPC将堆取料的工作方式及其范围坐标等数据传输至主控PLC中,PLC根据是堆料或取料工作采取不同的控制策略。

　　GNSS三维坐标位置检测系统可提供堆取料机走行定位系统输出的走行值；根据当前时刻激光扫描数据与堆取料机走行定位系统的位置信息产生对应关系，将当前时刻料堆表面被测点的一组数据从激光扫描装置坐标系下转换成料场坐标系下；在料场坐标系下，料堆表面一个被测点坐标值中的x、y值为被测点在料场平面的两维坐标位置，被测点Z值为对应此x、y值时被测点的高度值！网格规范化处理过程是，对激光扫描装置采集的所有测量点坐标值进行均匀网格化处理，即在料场平面坐标下，在料场长度和宽度范围内沿轨道方向即Y轴、和沿垂直轨道方向即X轴，每间隔一定距离对整个料场进行等分，这样在料场的有效堆放范围内形成一个个大小面积相等均匀分布的网格，实现料场的数字化分割；对测量点落在网格中的点数量进行规范化整合处理，保证每个网格只对应一个坐标值；如果落在同一网格内有多个测量点数据，则对这些测量点的高度Z求平均值作为网格点的Z值，且规定网格点的x、y坐标为每个网格中心，最后以新坐标点作为落在此网格内的测量点坐标；规范化处理后的网格在数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组；每个网格单元或数组的一个元素，对应一个高度值。

　　三维数据接口模块!负责三维数据计算模块与计算机主控程序间的通信.计算机主控模块。负责自动堆取料全过程中的控制，包括根据作业任务生产控制指令，堆取料过程中的控制与修正，取料切入点的计算，大车寸动，取料效率的提高等!主控PLC数据通信模块！负责PLC控制系统的定时，事件触发，请求等数据通信.激光扫描仪控制模块！负责驱动激光扫描仪的转动，远程配置等。堆取料机的PLC控制模块。负责接收作业任务，并根据作业任务自动完成堆取料作业，包括堆取料机的自动对位，堆取料过程中的大车寸动，取料过程中的切入点的控制，恒流量控制，软、硬件防碰撞控制，人工远程干预的实现等.

　　系统优点料堆激光测量系统具有精度高，稳定性好，扩展能力强等优点。激光测量属于非接触式测量方案，在测量过程中与被测物没有直接物理接触，测量系统因此也不会因摩擦而带来误差。测量系统中使用多个激光扫描仪配置，大大提高了系统的测量点密度，消除测量死角!同时也为系统功能的扩展提供了非常有利的条件。堆取料机自动控制系统，主要是指在堆取料机作业时，在保证充分发挥堆取料机的堆取料能力和其它功能基础上，堆取料机司机室内没有操作人员进行操作和监视，控制室内也不需要操作人员进行全程的控制操作。

　　采用PLC控制系统，变频调速，辅助检测设备（料堆扫描仪、位置检测装置、工控机，皮带检测，摄像头装置等）来实现堆取料机的自动控制；堆取料自动控制中采用现场ControlNet，总线和工业以太网总线方式进行数据交换；三维数据采集模块！负责堆取料机的实时位置信息的采集、激光扫描装置的实时数据的采集，并将采集来的数据进行初步处理，形成料堆表面的三维点云数据。三维数据计算模块。负责接三维采集模块形成的点云数据，根据点云数据重构料堆的三维模型数据库等.

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　　本项目具有以下现实意义：改善劳动环境和降低劳动强度减少人为因素的影响和人力投入提高堆、取料机的自动化作业程度并稳定生产运行提高码头整体智能化作业管理水平保持行业技术前沿性.对于单机全自动系统而言，全自动化的硬件控制设备都在堆取料机中，主要包括PLC、激光料堆扫描，实时大机行走定位，俯仰角测量，旋臂角度测量各类辅助装置等；料堆扫描装置完成料堆原始三维数据及预处理，通过处理后的数据形成实时的模型；根据对取料机控制策略，完成斗轮堆取料机自动作业；堆取料机异常状态检测，防止碰撞、过载等异常情况的发生；控制中心设置人工干预装置如手柄操作盘等，当堆取料机工作出现异常时，可以进行人工干预，主要包括停机，暂停堆取料、大车后退、大臂旋转等操作；单机PLC作为控制中心，需根据主控PLC传送过来的堆取料任务的范围，实现堆取料的逻辑控制及其操作的实现.