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！

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　　系统特点1)安装简单，一劳永逸：整个系统可一次性安装调试完毕；2)速度快：对于一个大型散货堆/煤场（100米），可在15分钟内（测量系统行进速度为10米/分钟）完成所有的测量和计算工作；3)自动化程度高：采集的数据均由计算机自动处理，测量结果显示在电脑屏幕上；4)精度高：激光扫描所获取的数据量大，数据点密度高，完全可以反映目标表面特征；解决了常规测量方法所不能解决的表面近似误差；系统相对误差0.3%.

　　实现料堆实时动态跟踪的三维成像方法，是利用堆取料机的走行、俯仰、回旋运动，带动安装在堆取料机悬臂前方的激光扫描装置对料堆进行动态扫描，对获得的激光扫描数据进行预处理、坐标转化、网格规范化处理、插值处理后生成规则的三维数据，生成整个料场的完整网格数据库；由三维成像控件从数据库中读出料场网格坐标信息，以料场为图像显示区域、料场地面为显示基面，实现区域内的坐标还原，完成料堆三维图像显示；高密度数据的快速采集在操作过程中，每秒可获得料堆10次以上轮廓；高速度的数据处理与分析，数据处理由计算机快速自动完成；简易的三维图形操作系统实现被测目标的立体重现，并能够进行图形的旋转、平移和局部放大等交互操作，测量结果一目了然!

　　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。

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　　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！

江苏大棚堆取料机无人化控制系统