專利名稱：基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種面向鋼鐵等大宗物質(zhì)貨場數(shù)字化的實時定位和位置跟蹤系統(tǒng)，特別是一種基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法。
背景技術(shù)：
日本住友電氣公司的CLTS，即吊車位置跟蹤系統(tǒng)，它采用的是格雷母線精確位置檢測技術(shù)。格雷母線精確位置檢測技術(shù)采用電磁感應(yīng)原理進行位置檢測和數(shù)據(jù)通信，以相互靠近(距離30 300mm)的扁平狀的格雷母線和天線箱之間的電磁耦合來進行工作，是一種連續(xù)、非接觸式絕對定位方式，其實時檢測精度可達(dá)5mm。通信適用范圍廣，工作可靠性高，抗干擾能力強，在多粉塵、高溫、高濕和高腐蝕性氣體環(huán)境中可長期穩(wěn)定工作。德國LOKE公司開發(fā)的行車導(dǎo)向定位系統(tǒng)，通過行車定位和行車狀態(tài)監(jiān)控可以實現(xiàn)在線實時跟蹤庫區(qū)行車狀態(tài)和物流狀態(tài)。LOKE公司的行車導(dǎo)向定位系統(tǒng)采用的是激光位移測量方式，測量精度高，可達(dá)士2毫米，但是測量距離受限于發(fā)射透鏡的焦距、障礙物，不適于測量遠(yuǎn)距離。潘金貴教授等研究將高精度GPS定位技術(shù)結(jié)合嵌入式技術(shù)應(yīng)用在輪胎吊自動控制上。其研究表明實現(xiàn)自動駕駛系統(tǒng)首先要對輪胎吊進行定位，實時獲取輪胎吊的位置信息。其中定位系統(tǒng)采用載波相位差分GPS對集裝箱堆場輪胎吊進行定位。正常情況下控制輪胎吊行走的前后偏差在士 IOOmm以內(nèi)，提高了輪胎吊的實用性、可靠性和工作效率。在起重機定位方面還有江蘇田灣核電站的imKT放射性固化廢物暫存庫中庫房吊車定位系統(tǒng)，采用激光測距儀、PLC以及變頻調(diào)速技術(shù)為控制中樞，操作人員操作計算機， 點擊鼠標(biāo)即可完成定位過程吊車的定位，精度可達(dá)士2毫米。安裝此系統(tǒng)減輕了操作員的工作強度，也避免了超劑量核輻射目前用于長度與位移檢測的數(shù)字傳感器有光柵傳感器和磁柵位移傳感器二大類， 而磁柵位移傳感器又包括靜磁柵位移傳感器與絕對編碼器二種，由“靜磁柵尺”解析出數(shù)字化位移信息，可以輸出高于毫米數(shù)量級的數(shù)字化位移信息。其機理有如游標(biāo)卡尺，磁柵編碼陣列間距和霍爾編碼陣列間距不同，有如游標(biāo)卡尺上下差分滑尺的不同刻度，再經(jīng)過一套反復(fù)推演的算法，使得靜磁柵位移傳感器的分辨率可達(dá)0. 2毫米。充分利用嵌入式微處理器的資源，將數(shù)據(jù)更新速度提高到毫秒數(shù)量級，以便能適應(yīng)低于5m/s運動速度的位移響應(yīng)。它可以用于直接測量物體位移，目前最高分辨度可達(dá)0.2毫米，最大量程可達(dá)2km。無論量程多長，只要保證安裝精度，就能獲得非常小的示值誤差，且可靠性高，基本不受外界溫度、濕度、雜散磁場、電磁干擾等因素影響。如今隨著企業(yè)信息化層次的逐漸提高，倉儲運輸工作節(jié)奏加快，如何在無人監(jiān)管的情況下，實現(xiàn)指定貨位的貨物快速提取、貨物快速存放到指定貨位、貨物貨位的回溯、貨物快速查找是一個急需解決的問題?；谏鲜龅母窭啄妇€精確位置檢測技術(shù)、GPS定位技術(shù)、靜磁柵位移傳感器等方法可以準(zhǔn)確的得到龍門吊大車、小車、吊鉤的位置，結(jié)合本發(fā)明的一種基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法，從而能很好的解決指定貨位的貨物快速提取、貨物快速存放到指定貨位、貨物貨位的回溯、貨物快速查找問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在無人監(jiān)管的情況下，解決指定貨位的貨物快速提取、 貨物快速存放到指定貨位、貨物貨位的回溯、貨物的快速查找的基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法，。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法，所述方法包括如下步驟確定鋼鐵貨場的三維坐標(biāo)體系；確定所述三維坐標(biāo)體系中三維空間與實際貨場劃分的對應(yīng)關(guān)系；由龍門吊大車、小車以及吊鉤在所述三維坐標(biāo)體系中的位置信息得到貨物在所述三維坐標(biāo)體系中的坐標(biāo)位置；通過貨物的坐標(biāo)位置與所述實際貨場劃分相結(jié)合，得到貨物的具體貨位位置。在本發(fā)明的一個實施例中，在基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)指定貨位的貨物快速提取。所述實現(xiàn)過程包括如下步驟確定待作業(yè)貨物的貨位；將貨位轉(zhuǎn)化為三維空間坐標(biāo)信息；龍門吊大車、小車以及吊鉤分別移動到與所述貨位相對應(yīng)的三維空間處；龍門吊吊鉤吊起貨物，從而實現(xiàn)指定貨位的貨物快速提取。在本發(fā)明的一個實施例中，在基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)貨物快速存放到指定貨位，所述實現(xiàn)過程包括如下步驟確定預(yù)存放貨物的貨位；將貨位轉(zhuǎn)化為三維空間坐標(biāo)信息；龍門吊大車、小車以及吊鉤吊著所述貨物分別移動到與所述貨位相對應(yīng)的三維空間處；龍門吊吊鉤放下貨物，從而實現(xiàn)貨物快速存放到指定貨位。在本發(fā)明的一個實施例中，在基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)貨物貨位的回溯，所述實現(xiàn)過程包括如下步驟基于實現(xiàn)貨物快速存放到指定貨位的同時，記錄所述貨物的新貨位；查看貨物的貨位變動信息即可將貨物貨位回溯到以前貨位。在本發(fā)明的一個實施例中，在基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)貨物的快速查找，所述實現(xiàn)過程包括如下步驟確定需要查找的貨物；查看貨物的貨位變動信息，貨物的最新位置信息即為貨物的現(xiàn)有貨位，從而實現(xiàn)貨物的快速查找。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法，通過龍門吊大車、小車、吊鉤的位置信息得到貨物的坐標(biāo)位置，并通過貨物的坐標(biāo)位置與實際貨場劃分相結(jié)合，得到貨物的具體貨位，從而實現(xiàn)了對貨物的三維坐標(biāo)及貨位的同時追蹤。 基于本發(fā)明的基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法，很好解決了指定貨位的貨物快速提取、貨物快速存放到指定貨位、貨物貨位的回溯、貨物快速查找問題。通過以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明的實施例。


圖1為本發(fā)明的原理示意圖。
圖2為本發(fā)明實現(xiàn)貨物快速存放到指定貨位的原理示意圖。圖3為本發(fā)明實施例中鋼卷貨場的貨位示意圖。圖4為本發(fā)明的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。附圖1中的貨物用鋼卷代表，鋼鐵貨場的大宗鋼鐵物質(zhì)可以根據(jù)不同的應(yīng)用進行選擇，例如可以是鋼板等大宗鋼鐵物質(zhì)。如上所述，本發(fā)明提供了一種基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法。所述方法包括如下步驟確定鋼鐵貨場的三維坐標(biāo)體系；確定三維空間與實際貨場劃分的對應(yīng)關(guān)系；由龍門吊大車、小車以及吊鉤的位置信息得到貨物的坐標(biāo)位置；以及通過貨物的坐標(biāo)位置與實際貨場劃分相結(jié)合，得到貨物的具體貨位。圖1為利用上述方法實現(xiàn)基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位的原理示意圖。所述鋼鐵貨場包括一個堆區(qū)，一個龍門吊，一條鐵軌，一條車行道，以及兩排鋼卷貨物(鋼卷直徑均為2米)。所述鋼鐵貨場可以是多個貨場。所述的鋼鐵貨場的三維坐標(biāo)體系以龍門吊大車移動方向為χ軸方向，即貨位垛方向；以龍門吊小車移動方向為y軸方向， 即貨位排方向；以龍門吊吊鉤垂直于地面的方向為ζ軸方向，即貨位層方向；選取該堆區(qū)的左下角為坐標(biāo)原點。所述三維空間與實際貨場劃分的對應(yīng)關(guān)系與三維坐標(biāo)體系的選取、 及貨物的大小、形狀及實際貨場的劃分密切相關(guān)。在闡述本原理的實施例中，基于所述的三維坐標(biāo)體系下，三維空間與實際貨場劃分的對應(yīng)關(guān)系如下如圖3所示，設(shè)區(qū)、排、垛、層， 用(i，j，m，n)表示，貨位的三維空間坐標(biāo)用(x，y，z)表示，其中所述垛可以用一個鋼卷或多個鋼卷所占用位置來作為一垛，本實施例中用1個鋼卷所占用的位置來作為一垛；則貨位的中心位置坐標(biāo)為(2m-mod (n+1，2)，2. 8 X j，2 (n-1) X sin60+l)；則各貨位與三維空間點的對應(yīng)關(guān)系為i = 1(本實施例中僅一個堆場，默認(rèn)為堆場1)，χ e (2m-mod(n+l,2)-l, 2m-mod(n+l，2)+l]其中 m，η 為正整數(shù)，y e (2. 8 X j-1. 4, 2. 8 X j+1. 4]其中 j 為正整數(shù)， ζ e (0，l+sin60]當(dāng) η = 1 時，ζ e (2nX sin60+l_3X sin60，2nX sin60+l_sin60]當(dāng) η 為大于1的正整數(shù)。所述龍門吊大車的位置是指選取龍門吊上任意一點到y(tǒng)z平面的距離(米)，較佳的選擇如圖1中A點(龍門吊橫梁中線上的點)為所述點；龍門吊小車的位置是指選取龍門吊小車上任意一點到xz平面的距離(米)，較佳的選擇如圖1中B點(龍門吊小車的中心點)為所述點；龍門吊吊鉤的位置是指選取龍門吊吊鉤上任意一點到xy平面的距離(米)， 較佳的選擇如圖1中C點(吊鉤與吊繩的連結(jié)點)為所述點。所述貨物的位置坐標(biāo)為該貨物的重心位置坐標(biāo)。由于龍門吊大車小車以及吊鉤的位置坐標(biāo)信息與選取的點有關(guān)，故一般情況需要將龍門吊大車小車以及吊鉤的位置坐標(biāo)進行平移，進而得到貨物的坐標(biāo)位置， 對本附圖中選擇的點而言，需要將吊鉤的選擇點C點的取值減去1. 1。如此時由龍門吊大車、小車、吊鉤的位置分別為(6，22. 4，5. 5641)即可確定貨物的具體貨位為(1，8，3，3)。圖2為基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法的基礎(chǔ)上，采用圖4所示流程圖，實現(xiàn)指定貨位的貨物快速提取、貨物快速存放到指定貨位、貨物貨位的回溯、貨物快速查找實驗的結(jié)果圖。其中指定提取貨位(1，8，3，3)的貨物；將貨物存放在貨位(1，8， 7，1)，同時記錄貨物的新貨位；查看貨物貨位變動信息可知所述貨物的前一個貨位為(1， 8,3,3)；查看貨物貨位變動信息可知所述貨物最新貨位，即當(dāng)前貨位，從而實現(xiàn)所速貨物的快速提取、貨物快速存放到指定貨位、貨物貨位的回溯、貨物快速查找。
本說明書中未做詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域中專業(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟確定鋼鐵貨場的三維坐標(biāo)體系；確定所述三維坐標(biāo)體系中三維空間與實際貨場劃分的對應(yīng)關(guān)系；由龍門吊大車、小車以及吊鉤在所述三維坐標(biāo)體系中的位置信息得到貨物的在所述三維坐標(biāo)體系中坐標(biāo)位置；以及通過貨物的坐標(biāo)位置與所述實際貨場劃分相結(jié)合，得到貨物的具體貨位位置。
2.如權(quán)利要求1所述的基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法，其特征在于，所述貨位包括區(qū)、排、垛以及層，貨位為虛擬劃分，即貨位沒有任何支架，僅是對三維貨場空間的一種劃分，沒有具體的貨架。
3.如權(quán)利要求1所述的基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法，其特征在于，所述通過貨物的坐標(biāo)位置與實際貨場劃分相結(jié)合，得到貨物的具體貨位之前，包括確定三維空間與實際貨場劃分的對應(yīng)關(guān)系。
4.如權(quán)利要求1所述的基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法，其特征在于，實現(xiàn)指定貨位的貨物快速提取包括如下步驟確定待作業(yè)貨物的貨位位置；將貨位位置轉(zhuǎn)化為三維空間坐標(biāo)信息；龍門吊大車、小車以及吊鉤分別移動到與所述貨位位置相對應(yīng)的三維空間處；龍門吊吊鉤吊起貨物，從而實現(xiàn)指定貨位的貨物快速提取。
5.如權(quán)利要求1所述的基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法，其特征在于，實現(xiàn)貨物快速存放到指定貨位包括如下步驟確定預(yù)存放貨物的貨位位置；將貨位位置轉(zhuǎn)化為三維空間坐標(biāo)信息；龍門吊大車、小車以及吊鉤吊著所述貨物分別移動到與所述貨位位置相對應(yīng)的三維空間處；龍門吊吊鉤放下貨物，從而實現(xiàn)貨物快速存放到指定貨位。
6.如權(quán)利要求1或4所述的基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法，其特征在于，實現(xiàn)貨物貨位的回溯包括如下步驟實現(xiàn)貨物快速存放到指定貨位的同時，記錄所述貨物的新貨位；查看貨物的貨位變動信息即可將貨物貨位回溯到以前貨位。
7.如權(quán)利要求1所述的基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法，其特征在于，實現(xiàn)貨物的快速查找包括如下步驟確定需要查找的貨物；查看貨物的貨位變動信息，貨物的最新位置信息即為貨物的現(xiàn)有貨位，從而實現(xiàn)貨物的快速查找。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法，所述方法包括如下步驟確定鋼鐵貨場的三維坐標(biāo)體系；由龍門吊大車、小車以及吊鉤的位置信息得到貨物的坐標(biāo)位置；通過貨物的坐標(biāo)位置與實際貨場劃分相結(jié)合，得到貨物的具體貨位。采用本發(fā)明基于龍門吊定位的鋼鐵貨場數(shù)字化三維定位方法可實現(xiàn)貨物與貨位相對應(yīng)，進而實現(xiàn)鋼鐵貨物貨位的數(shù)字化，從而在無人監(jiān)管的情況下，可用于解決鋼鐵貨場作業(yè)過程中指定貨位的貨物快速提取、貨物快速存放到指定貨位、貨物貨位的回溯、貨物快速查找。所述方法在大宗鋼鐵物質(zhì)跟蹤監(jiān)管方面具有廣闊的應(yīng)用場景。
文檔編號B66C13/48GK102491181SQ201110430289
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者李文鋒, 林紅, 鐘葉 申請人:武漢理工大學(xué)