系统功能需求

为了实现搅拌堆垛机的全自动运行，结合搅拌堆垛工作的特点自动焊，系统需要满足以下要求：

（一）接收、拆除工作任务。 河钢乐亭设计了铁锋MES系统。 根据烧结厂的需求，MES系统将混合物料需求传输至原料厂的二次系统。 系统对订单信息进行拆解，将订单量分解为各个相关设备的具体工作。 协调配合机械设备有限公司，完成送料、堆垛作业。

(2)自动码垛。 系统拆装订单后，将堆垛机的工作内容传输至堆垛机车载控制系统。 控制系统根据当前堆型及其当前位置堆取料机 激光 扫描，完成堆垛机的行走、堆垛、旋转等功能。

(3) 桩扫描。 堆垛机在堆垛和行驶过程中，实时扫描堆垛形状并显示在中控室屏幕上。 在堆取料机的扫描过程中，实现了混料场的盘点。

(4)远程干预。 原料集中控制室安装远程急停按钮，具有远程手动操作功能。 现场堆取料机运行过程中出现报警后，提示远程操作人员干预，紧急停止所有设备，进行人工干预，直至报警消失。 手动确认后，重新开始自动运行。

自动码垛作业

搅拌场堆垛机的工作方式采用一次定点堆垛、往复平铺的方式。 系统根据河钢乐亭铁线MES系统获取的来料数量计算库存计划，计算库存长度，为每次库存作业提前设置库存终点机械加工，并确定库存起点根据库房建设规划。 堆垛过程中，堆垛臂设置为固定角度，从起始点开始以固定高度进行堆垛。 当堆垛达到设定高度时，小车向前移动一定距离，在固定高度继续卸货。 到达堆垛终点位置时，抬起堆垛机大臂，继续反向卸料，并以同样的方式移动到起始点，往复运动，完成堆垛作业。

堆垛机运动过程中，通过编码电缆定位堆垛机的位置，并将位置信息显示在HMI终端上。 在堆垛机卸货点附近安装超声波测距仪。 与其他测距方法相比，超声波对环境污染、灰尘等干扰因素不敏感。 卸料过程中，臂架与料堆或地面的距离应考虑各层物料的高度和环境因素。 距离近了会影响堆垛效率，距离远了会产生灰尘。 测距仪检测料堆高度达到预定高度，发出信号提示小车前进。

为了保证堆垛机自动运行过程中的安全，系统设置了堆垛机电流检测。 当卸料量超载时，堆垛机电机和输送带电机会发出警报，提醒中控室人员介入。 为了防止卸货过程中臂与堆垛之间以及变形过程中小车与固定建筑物之间发生碰撞，在堆垛机臂两侧和堆垛机主底座上安装了微波测距仪，实时监控和控制。 障碍物之间的距离达到安全距离时会发出警报。

料堆激光扫描

常见的激光堆扫描方法包括带有旋转云台的二维激光扫描仪和三维激光扫描仪。 二维扫描仪每次发射一束面激光，结合云台的旋转角度，形成桩体整个表面的扫描信息，而三维扫描仪则直接建立点云模型通过激光束观察桩表面的情况[8]。 基于扫描精度和成本等因素，决定采用二维激光扫描仪结合旋转云台。 设备安装位置如图1所示。

4 激光扫描原理

激光扫描仪通过计算发射光束与接收光束之间的时间差来计算反射点与激光光源之间的距离。 二维激光扫描仪的扇形扫描面是通过扫描仪内部的旋转透镜实现的。 桩的表面形状由包含距离和角度信息的激光点云描述。 扫描物料堆表面后形成的点云信息量巨大。 扫描过程中，由于环境、光线等因素的干扰堆取料机 激光 扫描，会存在一些噪声。 在形成料堆三维模型之前，需要对点云模型进行处理。 使用方形或三角形网格滤波方法去除噪声后，需要建立点云之间的拓扑关系，形成光滑表面以完成模型重建。