目前，我國的散貨（礦石、煤等）料場主要采取斗輪式取料機進行取料作業(yè)，尤其是在大型散貨碼頭，原料的大量需求造就了巨型的堆場，這就要求有一定數(shù)量的取料設備來進行生產(chǎn)，同時需配備相應數(shù)量的操作司機來駕駛這些設備。因此，如何提高取料效率、改善作業(yè)環(huán)境、降低勞動強度，降低人工成本、減少人工干預造成的效率降低就成了所有大型散貨碼頭面臨的共同課題。
散貨取料裝船流程的效率高低，是直接制約港口裝船疏港效率的主要環(huán)節(jié)，智能化取料研究與應用，就是針對取料機現(xiàn)有的作業(yè)模式和取料工藝進行研究，通過對取料機PLC程序及上位機軟件進行合理優(yōu)化和二次開發(fā)，并借助先進的設備和技術手段以實現(xiàn)取料機機智能化提高的同時，提高作業(yè)效率，并兼顧人力成本的節(jié)省。
本項目具有以下現(xiàn)實意義：
? 改善勞動環(huán)境和降低勞動強度
? 減少人為因素的影響和人力投入
? 提高堆、取料機的自動化作業(yè)程度并穩(wěn)定生產(chǎn)運行
? 提高碼頭整體智能化作業(yè)管理水平
? 保持行業(yè)技術先進性。
對與單機全自動系統(tǒng)而言，全自動化的硬件控制設備都在堆取料機中，主要包括PLC、激光料堆掃描，實時大機行走定位，俯仰角測量，旋臂角度測量各類輔助裝置等；
 料堆掃描裝置完成料堆原始三維數(shù)據(jù)及預處理，通過處理后的數(shù)據(jù)形成實時的模型；根據(jù)對取料機控制策略，完成斗輪堆取料機自動作業(yè)；堆取料機異常狀態(tài)檢測，防止碰撞、過載等異常情況的發(fā)生；控制中心設置人工干預裝置如手柄操作盤等，當堆取料機工作出現(xiàn)異常時，可以進行人工干預，武漢索爾德測控技術有限公司，索爾德測控技術，主要包括停機，料場堆取料機供應廠家
，暫停堆取料、大車后退、大臂旋轉等操作；單機PLC作為控制中心，需根據(jù)主控PLC傳送過來的堆取料任務的范圍，實現(xiàn)堆取料的邏輯控制及其操作的實現(xiàn)。采用PLC控制系統(tǒng)，變頻調速，輔助檢測設備（料堆掃描儀、位置檢測裝置、工控機，皮帶檢測，攝像頭裝置等）來實現(xiàn)堆取料機的自動控制；
堆取料自動控制中采用現(xiàn)場ControlNet，總線和工業(yè)以太網(wǎng)總線方式進行數(shù)據(jù)交換；
三維數(shù)據(jù)采集模塊。負責堆取料機的實時位置信息的采集、激光掃描裝置的實時數(shù)據(jù)的采集，并將采集來的數(shù)據(jù)進行初步處理，形成料堆表面的三維點云數(shù)據(jù)。
（2）三維數(shù)據(jù)計算模塊。負責接三維采集模塊形成的點云數(shù)據(jù)，根據(jù)點云數(shù)據(jù)重構料堆的三維模型數(shù)據(jù)庫等。
（3）三維數(shù)據(jù)接口模塊。負責三維數(shù)據(jù)計算模塊與計算機主控程序間的通信。
（4）計算機主控模塊。負責自動堆取料全過程中的控制，包括根據(jù)作業(yè)任務生產(chǎn)控制指令，堆取料過程中的控制與修正，取料切入點的計算，大車寸動，取料效率的提高等。
（5）主控PLC數(shù)據(jù)通信模塊。負責PLC控制系統(tǒng)的定時，事件觸發(fā)，請求等數(shù)據(jù)通信。
（6）激光掃描儀控制模塊。負責驅動激光掃描儀的轉動，遠程配置等。
（7）堆取料機的PLC控制模塊。負責接收作業(yè)任務，并根據(jù)作業(yè)任務自動完成堆取料作業(yè)，包括堆取料機的自動對位，堆取料過程中的大車寸動，取料過程中的切入點的控制，恒流量控制，軟、硬件防碰撞控制，人工遠程干預的實現(xiàn)等。
（8）人機操作界面軟件。直觀可視的操作界凵面，包含了針對作業(yè)大機的各項參數(shù)顯示欄以及可控制和修改實際作業(yè)流程的具體按鍵。操作員可以通過畫面上的實時數(shù)據(jù)顯示和操作按鍵，在中控室里進行遠程監(jiān)測和控制現(xiàn)場的堆料作業(yè)，也是實現(xiàn)自動化取料的人機交互系統(tǒng)。
（9）防碰撞模型軟件。用于在中控室3D實時顯現(xiàn)單機的工作狀態(tài)信氵息，包括單機的在堆場的位置信息，料場堆取料機供應廠家
，懸臂的方位信息，懸臂的俯仰角度信息；其中單機之間有碰撞危險時發(fā)出警報；還可以設定保護值，當單機之間距離接近保護值，給主控PLC發(fā)出停機信號；
本系統(tǒng)中斗輪堆取料機單機全自動化系統(tǒng)工作過程如下:首先是工作人員下達任務單，控制中心的工業(yè)控制機(IPC)的中控處理單元對任務單進行處理，分析出是堆料或取料工作，并計算出的堆、取料的坐標范圍IPC將堆取料的工作方式及其范圍坐標等數(shù)據(jù)傳輸至主控PLC中，PLC根據(jù)是堆料或取料工作采取不同的控制策略。
堆取料機在自動取料或堆料過程中都需要確定自身的實時位置，主要包括斗輪堆取料機的懸臂回轉、懸臂俯仰與大車行走等三大運轉機構。這三大運轉機構的準確定位關系著自動堆取料中的落料點與切入點的控制以及料堆的三維識別。
1.取料全自動化
堆料作業(yè)中首先是對料堆的三維識別，料堆的三維識別通過激光掃描儀的方法來實現(xiàn)。掃描儀在獲取料堆的原始三維數(shù)據(jù)后，需對料堆表面的三維數(shù)據(jù)進行濾除噪聲點、數(shù)據(jù)精簡等預處理，預處理的數(shù)據(jù)可以用來進行料堆的三維建模，同時也可知道自動取料所需的坐標數(shù)據(jù)。
PLC控制系統(tǒng)根據(jù)料堆三維識別中得到的取料起始坐標與SOLD-GNSS定位裝置，控制斗輪堆取料機及其斗輪移動到取料初始位置，也即實現(xiàn)了



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