随着火力发电厂、港口码头、水泥、钢铁、矿山等散料输送系统的迅猛发展,斗轮取料机开始向大型化、自动化方向发展。目前,国内大多数港口等使用斗轮取料机的领域还采用人工手动操作的方式进行取料,黄骅港、曹妃甸港、天津港等一些先进港口已经使用无人化取料方式进行作业,但是在使用中经常伴随出现物料建模误差大、碰撞以及取料流量不稳定等问题,因此针对此问题进行了斗轮无人化取料关键控制技术研究,主要包括以下几部分内容:首先,设计了无人化取料系统总体控制方案。主要包括以AB PLC为核心的硬件系统的设计和软件系统架构的设计,实现的功能是对现场信号的采集、处理和取料的自动控制。针对物料建模和三维可视化管理系统问题,物料建模采用在大臂上安装激光扫描仪,实现扫描点云数据处理和三维可视化显示。开发MFC程序,利用SQL Server数据库存储点云数据,调用GDI图形设备接口绘制堆场管理示意图和调用OpenGL实现三维点云数据模型可视化,为取料机进行无人化取料提供模型。其次,对于防碰撞问题,在GPS伪距差分定位的基础上设计底盘轮廓防碰撞算法,对取料机大臂和配重以及底盘建模并选取防碰撞特征点,计算防碰撞特征点的距离与设定防碰撞阈值进行比较,给出取料机报警和禁止信号信息,设计防碰撞控制流程,实现取料机稳定且准确的防碰撞,为无人化取料控制提供安全保护。最后,针对无人化取料作业工艺和流程,设计取料策略;同时对取料机回转取料轨迹几何学和斗轮取料轨迹几何学的建模进行研究,建立取料机的实际取料能力与回转速度的关系,设计回转步进式速度控制器,实现取料流量稳定且快速的功能。