一种抓钢控制方法及系统与流程

1.本发明涉及智能化钢铁制造业领域，尤其涉及一种抓钢控制方法及系统。


背景技术：

2.智能化抓钢机废钢装卸是智慧废钢料场的核心。目前，由于废钢料场装卸条件的多样性和复杂性，智能化抓钢机废钢装卸远未达到预期理想的效果和目标，在废钢装卸的安全性和高效性方面有巨大的发展空间。通常是通过人工实地对抓钢机进行实地的控制，从而进行废钢料场的装卸。但是，在实际废钢料场装卸的过程中，废钢容易出现塌落，灰尘较大，操作工长时间容易疲劳驾驶等现象，从而带来巨大的安全隐患，导致人工操作的安全性降低。
3.此外，由于噪声影响，控制信号过大时可能造成机械臂超负荷工作，影响设备机械性能，存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

4.鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提出一种抓钢控制方法及系统，主要解决抓钢作业过程中控制信号传输容易受到场地环境的干扰，影响设备作业安全性的问题。
5.为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下。
6.一种抓钢控制方法，包括：
7.建立移动终端与控制端的通讯连接，并将所述移动终端获取的作业场地数据输出至所述控制端，从所述控制端获取用于控制所述移动终端的执行动作的控制信号；所述作业场地数据包括：场地图像或视频；
8.根据不同执行动作设置对应的信号噪声阈值，移动端接收所述控制信号后，将超出对应信号噪声阈值的控制信号调节至所述信号噪声阈值范围内，以进行控制信号传输；
9.根据经过调节后的所述控制信号控制所述移动终端完成对应执行动作。
10.可选地，将超出对应信号噪声阈值的控制信号调节至所述信号噪声阈值范围内，以进行控制信号传输，包括：
11.采用滑动平均算法对超出所述信号噪声阈值的信号进行调节，直到信号满足所述信号噪声阈值。
12.可选地，将超出对应信号噪声阈值的控制信号调节至所述信号噪声阈值范围内之前，还包括：
13.获取控制端输出的控制信号的识别标识，其中，所述识别标识与执行动作一一对应；
14.根据所述识别标识匹配对应的执行动作，并根据执行动作调取对应的信号噪声阈值进行控制信号调节
15.可选地，采用滑动平均算法对超出所述信号噪声阈值的信号进行调节，直到信号满足所述信号噪声阈值，包括：
16.设置滑动窗口半径，通过所述滑动窗口采集所述控制信号连续时间段数据，计算所述连续时间段内，邻近n个时刻的信号均值，其中n为大于零的正整数；
17.判断所述信号均值是否超出所述信号噪声阈值，若超出，则获取所述控制端输出控制信号电平，根据所述控制信号电平与所述信号均值进行二次均值计算；重复以上步骤，直到信号均值低于所述信号噪声阈值，输出调节后的控制信号。
18.可选地，所述移动终端包括抓钢机本体、执行控制器、信息采集设备和信号收发器；所述执行控制器接收所述信号收发器获取的控制信号，并进行信号调节后输出控制信号以控制所述抓钢机本体的执行动作，其中，所述执行动作包括机械臂抓取和履带转动；所述信息采集设备包括摄像模块。
19.可选地，所述信号收发器包括5g信号收发器，用于与控制端建立5g通讯连接。
20.可选地，所述控制端设置交互界面，所述交互界面展示所述移动终端采集的作业场地数据，并接收执行动作控制指令输出至所述移动终端。
21.一种抓钢控制系统，包括：
22.通讯控制模块，用于建立移动终端与控制端的通讯连接，并将所述移动终端获取的作业场地数据输出至所述控制端，从所述控制端获取用于控制所述移动终端的执行动作的控制信号；所述作业场地数据包括：场地图像或视频；
23.信号处理模块，用于根据不同执行动作设置对应的信号噪声阈值，移动端接收所述控制信号后，将超出对应信号噪声阈值的控制信号调节至所述信号噪声阈值范围内，以进行控制信号传输；
24.执行控制模块，根据经过调节后的所述控制信号控制所述移动终端完成对应执行动作。
25.可选地，系统包括数据显示模块，用于接收所述通讯控制模块输出的作业场地数据，并进行实时显示。
26.如上所述，本发明一种抓钢控制方法及系统，具有以下有益效果。
27.本发明通过控制端远程控制移动终端进行场地作业，避免人工现场操作，实现场地无人化作业管理；同时根据不同场地条件设置信号噪声阈值进行控制信号调节，防止控制信号过大对移动终端造成损坏，同时保障移动终端执行动作顺利完成，提高作业控制的安全性和效率。
附图说明
28.图1为本发明一实施例中抓钢控制方法的流程示意图。
具体实施方式
29.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构
想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
31.请参阅图1，本发明提供抓钢控制方法，包括以下步骤。
32.步骤s1，建立移动终端与控制端的通讯连接，并将所述移动终端获取的作业场地数据输出至所述控制端，从所述控制端获取用于控制所述移动终端的执行动作的控制信号；所述作业场地数据包括：场地图像或视频；
33.步骤s2，根据不同执行动作设置对应的信号噪声阈值，移动端接收所述控制信号后，将超出对应信号噪声阈值的控制信号调节至所述信号噪声阈值范围内，以进行控制信号传输；
34.步骤s3，根据经过调节后的所述控制信号控制所述移动终端完成对应执行动作。
35.在一实施例中，移动终端包括抓钢机本体、执行控制器、信息采集设备和信号收发器；所述执行控制器接收所述信号收发器获取的控制信号，并进行信号调节后输出控制信号以控制所述抓钢机本体的执行动作，其中，所述执行动作包括机械臂抓取和履带转动；所述信息采集设备包括摄像模块。信息采集设备用于采集抓钢机本身的状态信息及作业区域的周围环境信息，通过数据发射端将采集的信息发送至遥控端，为远程操作端提供实时的环境感知与状态显示。
36.在一实施例中，信号收发器包括5g信号收发器。5g信号收发器通过5g通讯将感知信号发送至控制端，同时接收控制端发送过来的控制信号。示例性地，控制信号可采用数字信号，不同执行动作对应不同的0、1组合。在其他实施例中，控制信号也可采用模拟信号，这里不作限制。
37.在一实施例中，控制端设置交互界面，所述交互界面展示所述移动终端采集的作业场地数据，并接收执行动作控制指令输出至所述移动终端。具体地，控制端可采用具有显示界面的遥控器，基于5g网络通讯，遥控器通过收发端将模拟信号发送至抓钢机的接收端，由抓钢机收发端将模拟信号转移至执行控制器。由执行控制器采用滑动平均法对模拟信号进行处理，并与控制信号组合起来下发至底层控制，从而控制抓钢机行走，机械臂的运动。抓钢机上信息采集设备将抓钢机当前的工况通过5g传回至遥控器，通过显示界面展示产地视频图像等数据，从而实时的监控抓钢机的状态，实现抓钢机远程高精度遥控作业。在另一实施例中，控制端也可采用其他便携式终端或控制台，用于显示交互界面，根据场地实时视频图像输出对应的控制指令，有控制指令出发控制信号传输至移动终端。
38.在一实施例中，根据不同执行动作设置对应的信号噪声阈值时，可根据不同执行动作对应的设备本身的作业参数，设置信号噪声阈值。执行动作包括但不限于机械臂抓取动作、履带转动动作、设备转向动作等。具体地，以抓钢机作为移动终端为例，可预先设置抓钢机机械臂液压缸所能承受的液压范围。基于液压范围以及作业对象(不同种类的废钢)，设置超出液压范围对应的控制信号强度，进而设置信号噪声阈值。在其他实施例中，信号噪声阈值设置可根据实际应用需求以及不同设备参数进行配置和调整，这里不作限制。
39.在一实施例中，将超出对应信号噪声阈值的控制信号调节至所述信号噪声阈值范围内之前，还包括：获取控制端输出的控制信号的识别标识，其中，所述识别标识与执行动作一一对应；根据所述识别标识匹配对应的执行动作，并根据执行动作调取对应的信号噪
声阈值进行控制信号调节。具体地，可根据可控制端输出控制信号对应的执行动作类别，匹配对应的信号噪声阈值。如机械臂对应的信号噪声阈值与履带转动对应的信号噪声阈值可设置为不同，5g信号收发器接收控制信号后，识别控制信号对应的执行动作，调取对应的信号噪声阈值进行控制信号调节。
40.在一实施例中，将超出对应信号噪声阈值的控制信号调节至所述信号噪声阈值范围内，以进行控制信号传输，包括：
41.采用滑动平均算法对超出所述信号噪声阈值的信号进行调节，直到信号满足所述信号噪声阈值。
42.在一实施例中，采用滑动平均算法对超出所述信号噪声阈值的信号进行调节，直到信号满足所述信号噪声阈值，包括：
43.设置滑动窗口半径，通过所述滑动窗口采集所述控制信号连续时间段数据，计算所述连续时间段内，邻近n个时刻的信号均值，其中n为大于零的正整数；
44.判断所述信号均值是否超出所述信号噪声阈值，若超出，则获取所述控制端输出控制信号电平，根据所述控制信号电平与所述信号均值进行二次均值计算；重复以上步骤，直到信号均值低于所述信号噪声阈值，输出调节后的控制信号。
45.具体地，设定控制端输出的控制信号的电平值为观测值，移动终端接受的控制信号的电平值为真实值。对于一个模拟信号的观测系列：假设每一次的观测值是带有噪声的，期望噪声的均值为0，方差为σ2,观测值与真实值之间的关系如下：
46.g
t
＝x
t
ε
t
(1)
47.其中，x
t
为观测值即为控制端端发送至移动端的模拟信号。g
t
为真实值，ε
t
为噪声。为了减低噪声的影响，把相邻时刻的观测值相加后平均。公式如下：
[0048][0049]
其中p
t
表示t时刻的滤波结果，x
t1
表示t-1时刻的观测值，n代表滑动的窗口半径，根据上述公式可得：
[0050][0051]
当模拟信号的噪声的均值为0，即为0，那么得到的结果为：
[0052][0053]
当观测数据(模拟信号的值)的真实值变化较小时，或者变化为线性时，可通过真实值近似得到观测值：
[0054][0055]
根据以上近似观测值的计算方式，得到的真实值与设定的信号噪声阈值进行比较，若高于信号噪声阈值，则进一步计算真实值和观测值的均值，直到均值低于信号噪声阈值，得到最终输出的控制信号，用于控制移动终端的执行动作。执行动作包括抓钢、履带转
动等。
[0056]
本实施例中还提供了一种抓钢控制系统，用于执行前述方法实施例中所述的抓钢控制方法。由于系统实施例的技术原理与前述方法实施例的技术原理相似，因而不再对同样的技术细节做重复性赘述
[0057]
在一实施例中，抓钢控制系统，包括：通讯控制模块，用于建立移动终端与控制端的通讯连接，并将所述移动终端获取的作业场地数据输出至所述控制端，从所述控制端获取用于控制所述移动终端的执行动作的控制信号；所述作业场地数据包括：场地图像或视频；信号处理模块，用于根据不同执行动作设置对应的信号噪声阈值，移动端接收所述控制信号后，将超出对应信号噪声阈值的控制信号调节至所述信号噪声阈值范围内，以进行控制信号传输；执行控制模块，根据经过调节后的所述控制信号控制所述移动终端完成对应执行动作。
[0058]
在一实施例中，系统包括数据显示模块，用于接收所述通讯控制模块输出的作业场地数据，并进行实时显示。
[0059]
综上所述，本发明一种抓钢控制方法和系统，通过控制端进行远程通信控制，实现可视化的实时远程作业控制，针对不同控制信号匹配对应的信号噪声阈值，进而自适应控制不同的执行动作，保障设备安全性的同时，提高自动化水平，保障作业效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0060]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。