无人天车作业位置自动识别系统设计

周志栋 单静波 贾会华

摘 要：天车无人化系统的投入使用必须对实施仓库建立了三维立体坐标系统。天车、库内设备、鞍座在同一坐标系里作业是实现智能化、信息化、自动化的基础。目前，建立静态坐标系的方法不能解决所有的设备、物料的定位问题，天车无人化系统需设计作业位置自动识别的方案。从而弥补系统在定位技术的不足，保证各类仓库天车无人化系统顺利实施。作业位置自动识别系统的投入使用，解决料堆定位；辊道运输物料、位置定位；车辆运输物料、位置定位。将仓库类型从冷卷、热卷库扩充到散料、板坯、轧辊库。基于无人天车作业位置自动识别系统符合科学发展规律，促使企业从粗犷式的管理向精细化管理的转变，为无人天车作业产生的问题提供解决方案。

关键词：智能天车；自动识别；位置定位；无人天车

中图分类号：TG335.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）18-0015-02

目前国内天车无人化系统主要在冷卷库、热卷库投入使用，物料的形状有规律、运输的设备自动控制程度高、放置位置统一规划。而在板坯库、散料库、轧辊库使用静态坐标系的方式不能实现所有作业自动运行，特殊作业需要在作业时，通过动态识别才能进行。为了保证系统的完整性，设计作业位置自动识别系统。

1 总体思路

结合现有技术积累和经验总结，将库区管理、信息化、自动化技术相结合，通过对无人天车作业的深入研究、依据作业位置识别的需求，进行系统设计从而实现自动识别。其功能主要包括作业区域数字化、设备数字化、识别类型管理、自动识别预设定、识别启动信息、识别结果反馈、天车作业设定。系统主要解决不同区域、不同设备是采用静态方式还是识别方式；根据天车运行的状态以及物料或设备的状态动态启动系统以及将识别结果转换到同一坐标系支持天车作业。

2 系统功能研发及实现

系统采用模块化组织架构，按照不同功能划分各个功能块，采用.NET架构，C#编程。

2.1 数字化研发实现

系统采用静态坐标系和自动识别混合应用的方式，这就要求细分区域并对应区域选择识别方式的需求。对区域、设备进行数字化，从而全面由系统进行管理。

设备编码：系统涉及到并需要管理的设备要有唯一的编码。参考下表1。

2.2 自动识别预设定研发实现

天车工单生成后，工单中的起吊位或放吊位的作业区域需要进行自动识别。系统将作业区域的两点坐标x1、y1，x2、y2发送给识别设备。识别设备按照预设定进行识别准备工作。

无论是静态坐标还是自动识别作业方式，必须保证识别的坐标值与库房的坐标系统一。通过区域在库房的坐标系的值与识别设备安装位置进行校验，找到两个坐标的转换关系，从而实现测量数据与库房坐标系统一。

2.3 识别启动信息研发实现

依据天车作业的实时状态以及天车的x、y坐标进行分析，是否可以进行自动识别动作。当满足启动信号，系统将识别需要的信息发送给识别设备。主要包括：动作类型（起吊、放吊）、物料类型（散料、板坯、轧辊、鞍座、板车）、物料数量、剩余数量、测量是否完成、物料基础信息（x方向长度、y方向长度、z方向长度）、x扫描方向（从小到大、从大到小、单点）、y扫描方向（从小到大、从大到小、单点）。

自动识别依据动作类型确定应该使用物料形状识别还是鞍座形状识别；物料形状识别根据物料的类型确定其碼放的形态，再根据要求计算物料的x、y、z的数值；鞍座形状识别根据数字化信息的收集，根据鞍座分类进行识别，计算出对应的x、y、z。

2.4 识别结果反馈研发实现

识别设备按照启动信息和预设定进行位置定位并通过转换反馈同一坐标系对应的x、y、z。同时，还需要将所有相关物料或鞍座的信息一起打包，即实现一次识别多个信息，大大提高检测效率。反馈信息主要包括：物料编号、物料数量、剩余数量、物料所在x、物料所在y、物料所在z、测量完成。

2.5 天车作业设定研发实现

系统根据识别设备的反馈对天车工单进行二次设定，天车继续作业并把作业的状态写入实时表中。识别设备采用信号触发机制，需要哪些设备运转是通过当前的作业状态来启停的。比如：当作业计划下发确认后，系统启动摄像设备进行前期数据验证；开始识别时，系统启动点阵测量设备进行识别；当开始作业时，系统关闭摄像设备和点阵测量设备。主要信息包括：天车号、报警信息（x坐标测量错误、y坐标测量错误、z坐标测量错误、物料信息不符、物料位置有干涉、信息丢失）、作业状态（正在起吊、正在放吊、放吊完成）、天车停止原因（无、急停、暂停）、作业物料号、全部作业完成。如图1所示。系统流程图如图2所示，图2中包括：（1）作业位置自动识别系统；（2）系统输入-识别设备请求；（3）系统输入-识别设备结果；（4）系统输出-启动识别；（5）系统输出-识别设备预设定；（6）系统输出-天车设定。

3 结语

系统的应用为天车无人化系统实施的又一利器，打破复杂定位只能依靠人工干预的现状，大大缩短定位与天车运行的响应时间。同时为各类库房、不同的物料、不同的设备在实施天车无人化系统提供有力支撑。有效节约大量人力物力。实现更为灵活的定位方式，实现自主的无人作业，大大提升了天车无人化系统的自动化程度。