無人天車作業位置自動識別系統設計

周志棟 單靜波 賈會華

摘 要：天車無人化系統的投入使用必須對實施倉庫建立了三維立體坐標系統。天車、庫內設備、鞍座在同一坐標系里作業是實現智能化、信息化、自動化的基礎。目前，建立靜態坐標系的方法不能解決所有的設備、物料的定位問題，天車無人化系統需設計作業位置自動識別的方案。從而彌補系統在定位技術的不足，保證各類倉庫天車無人化系統順利實施。作業位置自動識別系統的投入使用，解決料堆定位；輥道運輸物料、位置定位；車輛運輸物料、位置定位。將倉庫類型從冷卷、熱卷庫擴充到散料、板坯、軋輥庫。基于無人天車作業位置自動識別系統符合科學發展規律，促使企業從粗獷式的管理向精細化管理的轉變，為無人天車作業產生的問題提供解決方案。

關鍵詞：智能天車；自動識別；位置定位；無人天車

中圖分類號：TG335.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）18-0015-02

目前國內天車無人化系統主要在冷卷庫、熱卷庫投入使用，物料的形狀有規律、運輸的設備自動控制程度高、放置位置統一規劃。而在板坯庫、散料庫、軋輥庫使用靜態坐標系的方式不能實現所有作業自動運行，特殊作業需要在作業時，通過動態識別才能進行。為了保證系統的完整性，設計作業位置自動識別系統。

1 總體思路

結合現有技術積累和經驗總結，將庫區管理、信息化、自動化技術相結合，通過對無人天車作業的深入研究、依據作業位置識別的需求，進行系統設計從而實現自動識別。其功能主要包括作業區域數字化、設備數字化、識別類型管理、自動識別預設定、識別啟動信息、識別結果反饋、天車作業設定。系統主要解決不同區域、不同設備是采用靜態方式還是識別方式；根據天車運行的狀態以及物料或設備的狀態動態啟動系統以及將識別結果轉換到同一坐標系支持天車作業。

2 系統功能研發及實現

系統采用模塊化組織架構，按照不同功能劃分各個功能塊，采用.NET架構，C#編程。

2.1 數字化研發實現

系統采用靜態坐標系和自動識別混合應用的方式，這就要求細分區域并對應區域選擇識別方式的需求。對區域、設備進行數字化，從而全面由系統進行管理。

設備編碼：系統涉及到并需要管理的設備要有唯一的編碼。參考下表1。

2.2 自動識別預設定研發實現

天車工單生成后，工單中的起吊位或放吊位的作業區域需要進行自動識別。系統將作業區域的兩點坐標x1、y1，x2、y2發送給識別設備。識別設備按照預設定進行識別準備工作。

無論是靜態坐標還是自動識別作業方式，必須保證識別的坐標值與庫房的坐標系統一。通過區域在庫房的坐標系的值與識別設備安裝位置進行校驗，找到兩個坐標的轉換關系，從而實現測量數據與庫房坐標系統一。

2.3 識別啟動信息研發實現

依據天車作業的實時狀態以及天車的x、y坐標進行分析，是否可以進行自動識別動作。當滿足啟動信號，系統將識別需要的信息發送給識別設備。主要包括：動作類型（起吊、放吊）、物料類型（散料、板坯、軋輥、鞍座、板車）、物料數量、剩余數量、測量是否完成、物料基礎信息（x方向長度、y方向長度、z方向長度）、x掃描方向（從小到大、從大到小、單點）、y掃描方向（從小到大、從大到小、單點）。

自動識別依據動作類型確定應該使用物料形狀識別還是鞍座形狀識別；物料形狀識別根據物料的類型確定其碼放的形態，再根據要求計算物料的x、y、z的數值；鞍座形狀識別根據數字化信息的收集，根據鞍座分類進行識別，計算出對應的x、y、z。

2.4 識別結果反饋研發實現

識別設備按照啟動信息和預設定進行位置定位并通過轉換反饋同一坐標系對應的x、y、z。同時，還需要將所有相關物料或鞍座的信息一起打包，即實現一次識別多個信息，大大提高檢測效率。反饋信息主要包括：物料編號、物料數量、剩余數量、物料所在x、物料所在y、物料所在z、測量完成。

2.5 天車作業設定研發實現

系統根據識別設備的反饋對天車工單進行二次設定，天車繼續作業并把作業的狀態寫入實時表中。識別設備采用信號觸發機制，需要哪些設備運轉是通過當前的作業狀態來啟停的。比如：當作業計劃下發確認后，系統啟動攝像設備進行前期數據驗證；開始識別時，系統啟動點陣測量設備進行識別；當開始作業時，系統關閉攝像設備和點陣測量設備。主要信息包括：天車號、報警信息（x坐標測量錯誤、y坐標測量錯誤、z坐標測量錯誤、物料信息不符、物料位置有干涉、信息丟失）、作業狀態（正在起吊、正在放吊、放吊完成）、天車停止原因（無、急停、暫停）、作業物料號、全部作業完成。如圖1所示。系統流程圖如圖2所示，圖2中包括：（1）作業位置自動識別系統；（2）系統輸入-識別設備請求；（3）系統輸入-識別設備結果；（4）系統輸出-啟動識別；（5）系統輸出-識別設備預設定；（6）系統輸出-天車設定。

3 結語

系統的應用為天車無人化系統實施的又一利器，打破復雜定位只能依靠人工干預的現狀，大大縮短定位與天車運行的響應時間。同時為各類庫房、不同的物料、不同的設備在實施天車無人化系統提供有力支撐。有效節約大量人力物力。實現更為靈活的定位方式，實現自主的無人作業，大大提升了天車無人化系統的自動化程度。