CN104018545A - 基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统和方法，其特征在于：包括PLC控制器、与所述PLC控制器信号输入端相连的扫描式激光传感器、与所述PLC控制器信号输出端相连的声光报警器和显示屏，所述激光扫描传感器安装于电铲悬臂上，位于所述悬臂顶部的天轮下方。与现有技术相比，采用扫描式激光传感器作为信息采集单元、PLC控制器作为控制中心、声光报警器和显示屏作为执行单元实现了整个检测系统的铲齿状态检测、报警输出，实现了整个系统的分析、诊断、报警和运行状态显示的智能控制，安全、可靠、稳定、自动化程度高。

Description

基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统和方法

技术领域

本发明涉及一种基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统和方法。

背景技术

矿山电铲工作中，铲装作业时常有发生铲齿断裂丢失的情况，因此在作业过程中，岗位人员需集中精力随时盯紧铲齿，尤其是夜间视线不好的情况下，断裂丢失的铲齿极易随矿石输送至选厂，进入选厂破碎机造成“过铁”事故，对选厂破碎机带来机械伤害，甚至造成破碎机锥体断裂，造成重大设备事故，严重影响矿山生产的顺利进行。

为解决上述问题，我国矿山电铲工作中通常采用司机目测或摄像头显像等方式检测铲齿情况，CN203096809即公开了 “一种基于机器视觉对电铲铲齿脱落的自动检测装置”，其利用固定在铲斗大臂上的图像采集单元对铲齿情况进行检测，图像采集单元采用的是工业相机。但对于铲齿这种常耗大型重负荷工件，对其检测无论是依赖于司机目测或是摄像头、工业相机显像，都存在一定的缺陷，主要表现在：1、分散司机操作电铲时的注意力，具有安全隐患；2、响应速度受司机观察情况制约，且准确率低；3、故障率高，视频系统在电铲工作的恶劣条件下极易损坏，日常维护频繁，维护费用高。

发明内容

    本发明的目的是为了解决现有矿山电铲工作中的铲齿情况检测所存在的上述技术问题，提供一种安全、可靠、稳定、自动化程度高的基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统和方法。

本发明的技术方案是：

一种基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统，其特征在于：包括PLC控制器、与所述PLC控制器信号输入端相连的扫描式激光传感器、与所述PLC控制器信号输出端相连的声光报警器和显示屏，所述激光扫描传感器安装于电铲悬臂上，位于所述悬臂顶部的天轮下方。

上述的一种基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统，所述PLC控制器与扫描式激光传感器之间利用RS-485电缆连接。

上述的一种基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统，所述声光报警器和显示屏通过PROFIBUS-DP现场总线控制系统与PLC控制器连接。

一种基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、安装于电铲悬臂天轮下方的扫描式激光传感器，调整激光扫描传感器角度使得其发射的激光射线直射铲斗上的铲齿，在每一个电铲工作周期扫描一次铲齿状态，并将采集到的携带铲齿信息的电信号通过RS-485电缆传送给PLC控制器；

步骤二、所述PLC控制器接收到所述扫描式激光传感器传送的信号后，对信号中携带的铲齿信息解码并与其内部预存的完整的铲齿状态信息相比较，经过分析计算得到当前铲齿状态判断结果；

步骤三、当所述当前铲齿状态判断结果为异常，即表示发生故障，故障类型为铲齿磨损量大于磨损上限和铲齿丢失，所述PLC控制器向连接在其信号输出端的声光报警器发出控制指令使其发出声、光报警动作，并向连接在其信号输出端的显示屏传送故障信息及报警状态实现实时显示，提醒铲车司机停止铲装作业，待故障排除后扫描式激光传感器进行下个电铲工作周期扫描；

步骤四、当所述当前铲齿状态判断结果为正常，即表示未发生故障，铲齿磨损量小于磨损上限，所述PLC控制器向连接在其信号输出端的显示屏传送铲齿状况信息实现实时显示，铲车司机正常铲装作业，扫描式激光传感器进行下个电铲工作周期扫描。

本发明的有益效果是：

1、与现有技术相比，采用扫描式激光传感器作为信息采集单元、PLC控制器作为控制中心、声光报警器和显示屏作为执行单元实现了整个检测系统的铲齿状态检测、报警输出，实现了整个系统的分析、诊断、报警和运行状态显示的智能控制；

2、扫描式激光传感器安装于电铲悬臂上，通过激光信号的发出和接收采集铲齿状态信息，不与铲斗直接接触，不随铲斗工作而发生相对运动，扫描精度高、性能稳定、故障率低、安全可靠性更高，铲齿发生故障时能够实时发出报警，提醒操作人员维护维修，避免“过铁”事故发生。

附图说明

图1是本发明的基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统的电原理框图；

图2是本发明的基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警方法的流程框图；

图3是本发明的基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统结构示意图。

图中：1天轮、2激光扫描传感器、3悬臂、4铲斗。

具体实施方式

如图1所示，该基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统，包括PLC控制器、与所述PLC控制器信号输入端相连的扫描式激光传感器2、与所述PLC控制器信号输出端相连的声光报警器和显示屏，如图3所示，所述激光扫描传感器2安装于电铲悬臂3上，位于悬臂3顶部的天轮1下方。所述PLC控制器与扫描式激光传感器2之间利用RS-485电缆连接。所述声光报警器和显示屏通过PROFIBUS-DP现场总线控制系统与PLC控制器连接。声光报警器是整个系统的警报单元，用以输出报警信息。显示屏是铲齿状况信息显示输出和各种报警状态显示的窗口。

如图2所示，该基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警方法，包括如下步骤：步骤一、安装于电铲悬臂天轮1下方的扫描式激光传感器2，调整激光扫描传感器2角度使得其发射的激光射线直射铲斗4上的铲齿，在每一个电铲工作周期扫描一次铲齿状态，并将采集到的携带铲齿信息的电信号通过RS-485电缆传送给PLC控制器；

步骤二、所述PLC控制器接收到所述扫描式激光传感器2传送的信号后，对信号中携带的铲齿信息解码并与其内部预存的完整的铲齿状态信息相比较，经过分析计算得到当前铲齿状态判断结果；

步骤三、当所述当前铲齿状态判断结果为异常，即表示发生故障，故障类型为铲齿磨损量大于磨损上限和铲齿丢失，所述PLC控制器向连接在其信号输出端的声光报警器发出控制指令使其发出声、光报警动作，并向连接在其信号输出端的显示屏传送故障信息及报警状态实现实时显示，提醒铲车司机停止铲装作业，待故障排除后扫描式激光传感器2进行下个电铲工作周期扫描。故障类型的判断需要工作人员在停止铲装作业后，临近观察，若铲齿磨损量大于磨损上限，那么需要更换铲齿；若铲齿丢失，需要重新更换铲齿，同时寻找丢失的铲齿；

步骤四、当所述当前铲齿状态判断结果为正常，即表示未发生故障，铲齿磨损量小于磨损上限，所述PLC控制器向连接在其信号输出端的显示屏传送铲齿状况信息实现实时显示，铲车司机正常铲装作业，扫描式激光传感器进行下个电铲工作周期扫描。

Claims (4)

1.一种基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统，其特征在于：包括PLC控制器、与所述PLC控制器信号输入端相连的扫描式激光传感器、与所述PLC控制器信号输出端相连的声光报警器和显示屏，所述激光扫描传感器安装于电铲悬臂上，位于所述悬臂顶部的天轮下方。

2.根据权利要求1所述的基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统，其特征在于：所述PLC控制器与扫描式激光传感器之间利用RS-485电缆连接。

3.根据权利要求1所述的基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警系统，其特征在于：所述声光报警器和显示屏通过PROFIBUS-DP现场总线控制系统与PLC控制器连接。

4.一种基于激光扫描传感器的电铲铲齿检测报警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、安装于电铲悬臂天轮下方的扫描式激光传感器，调整激光扫描传感器角度使得其发射的激光射线直射铲斗上的铲齿，在每一个电铲工作周期扫描一次铲齿状态，并将采集到的携带铲齿信息的电信号通过RS-485电缆传送给PLC控制器；

步骤二、所述PLC控制器接收到所述扫描式激光传感器传送的信号后，对信号中携带的铲齿信息解码并与其内部预存的完整的铲齿状态信息相比较，经过分析计算得到当前铲齿状态判断结果；

步骤三、当所述当前铲齿状态判断结果为异常，即表示发生故障，故障类型为铲齿磨损量大于磨损上限和铲齿丢失，所述PLC控制器向连接在其信号输出端的声光报警器发出控制指令使其发出声、光报警动作，并向连接在其信号输出端的显示屏传送故障信息及报警状态实现实时显示，提醒铲车司机停止铲装作业，待故障排除后扫描式激光传感器进行下个电铲工作周期扫描；

步骤四、当所述当前铲齿状态判断结果为正常，即表示未发生故障，铲齿磨损量小于磨损上限，所述PLC控制器向连接在其信号输出端的显示屏传送铲齿状况信息实现实时显示，铲车司机正常铲装作业，扫描式激光传感器进行下个电铲工作周期扫描。