CN106814758A - 基于视觉和红外定位的移动破碎站与传送带自动对正及报警系统 - Google Patents

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王国强
张树兵
金娥
黄婷婷
田鹤
杨瑞鹏
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Jilin University
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    • G05D3/12—Control of position or direction using feedback
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G43/00—Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种基于视觉和红外定位的移动破碎站与传送带自动对正及报警系统，包括电动推杆、破碎机机架、移动破碎站伸缩臂、固定装置、舵机、双目CCD摄像头、红外探测传感器、红外发射源、信号灯、输送带物料接收设备和输送带；电动推杆的伸缩端与破碎机机架铰接，移动破碎站伸缩臂一端固定在破碎机机架上，移动破碎站伸缩臂中段上设置固定装置和舵机，双目CCD摄像头设置在舵机下方，红外探测传感器设置在移动破碎站伸缩臂悬置端的下方；输送带物料接收设备上设置信号灯，物料接收设备周围布设四个同一平面矩形分布的红外发射点。本能够减轻人为对正调节过程中工作量，自动化程度高，能显著提高生产效率。

Description

基于视觉和红外定位的移动破碎站与传送带自动对正及报警 系统
技术领域
本发明涉及矿山机械领域，特别是涉及一种移动破碎站与物料输送设备自动对接技术。
背景技术
移动式破碎站在大型露天矿中大量采用，大块矿石物料被移动破碎站破碎后，经输送带传输至物料收集中心，现在移动破碎站的出料口和传送带的对正一般为人工调节，调节准确度较低，而且比较耗时，降低了破碎作业效率，急需一种高效自动化对正方法。
发明内容
本发明提供了一种基于视觉测距和红外定位的移动破碎站出料口与传送带自动对正及报警系统。本发明能够实时监测，一旦对正出现问题，及时报警，大大减少了人为调节的难度，提高了生产效率。
本发明包括电动推杆、破碎机机架、移动破碎站伸缩臂、固定装置、舵机、双目CCD摄像头、红外探测传感器、红外发射源、信号灯、输送带物料接收设备和输送带；电动推杆的缸体端与固定物铰接，电动推杆的伸缩端与破碎机机架铰接，移动破碎站伸缩臂一端固定在破碎机机架上，移动破碎站伸缩臂另一端悬置，移动破碎站伸缩臂中段上设置固定装置和舵机，舵机位于固定装置下方，双目CCD摄像头设置在舵机下方，红外探测传感器设置在移动破碎站伸缩臂悬置端的下方；输送带物料接收设备和输送带位于移动破碎站伸缩臂悬置端的下部，输送带物料接收设备上设置信号灯，物料接收设备周围布设四个同一平面矩形分布的红外发射点。
本发明的工作过程和原理：
本发明调节参数有两个，一个为移动破碎站伸缩臂的长短，另一个为移动破碎站伸缩臂绕机架旋转角度，移动破碎站伸缩臂伸长量和旋转角度的调节为闭环反馈调节。在移动破碎站伸缩臂上安装舵机，双目CCD摄像头固定在舵机上，双目CCD摄像头通过视觉识别并实时跟踪输送带物料接收设备上的信号灯，实时视觉测量破碎站到传送带物料接收设备距离，控制系统根据位移传感器反馈数据与测量距离做差，作为调节输入，控制步进电机和电动推杆调整移动破碎站出料口与输送带物料接收设备对正，双目CCD摄像头与移动破碎站伸缩臂之间的夹角通过角度传感器测量，该角度误差作为本发明第二个控制输出，控制系统根据角度偏差控制变频器的输出频率，进而控制步进电机的转角，调节角度偏差至0，当输送带物料接收设备上的信号灯不在视野之内时，程序控制CCD摄像头360°旋转搜索目标并报警，直到发现目标并跟踪，当移动破碎站与输送带物料接收设备的距离超过了系统调节范围时，系统自动报警，输送带物料接收设备周围布设四个同一平面矩形分布的红外发射点，当物料破碎站出料口位于输送带物料接收设备上方时，通过红外探测传感器对红外发射点进行探测，当红外探测传感器探测到三个以上红外发射点时，系统自动切换到红外控制模式，通过对红外点坐标进行推算，找到红外发射点中心点A在红外探测传感器局部坐标系坐标，该点横坐标d1作为角度调节参数，该点纵坐标d2作为伸缩量调节参数，最终调节中心点坐标A与局部坐标系原点O重合，即实现出料口和输送带物料接收设备自动对正，设备运行过程中若移动破碎站出料口坐标偏差超出落料范围时，自动发出警报。移动破碎站伸缩臂的悬置端是移动破碎站出料口。
本发明的有益效果：
1、采用视觉方法进行目标识别和距离测量，视觉目标识别和视觉测距方法研究相对比较成熟，目标识别方法比较多，本发明组合多种识别方法对目标进行识别，可靠性高，且设备简单，节省成本，相对于GPS、激光、超声波等方法，自主性强，无需人调节，且不受信号强度影响。
2、采用红外定位方法对移动破碎站出料口和传送带进行对正精确调节，由于移动破碎站在物料输送过程中，破碎站出料口周围会产生大量的灰尘，采用红外方式不受灰尘的影响，且可以全天候工作。
3、系统的状态监测和报警功能能够实时监测对正状态，当无法对正或者超出了对正范围时，及时作出报警。
4、设备调整过程中无需人为手动调节，提高了系统自动化程度，简单方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意简图。
图2为本发明的视觉调节原理图。
图3为本发明的红外调节原理图。
其中：1、电动推杆；2、破碎机机架；3、移动破碎站伸缩臂；4、固定装置；5、舵机；6、双目CCD摄像头；7、红外探测传感器；8、红外发射源；9、信号灯；10、输送带物料接收设备；11、输送带。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明包括电动推杆1、破碎机机架2、移动破碎站伸缩臂3、固定装置4、舵机5、双目CCD摄像头6、红外探测传感器7、红外发射源8、信号灯9、输送带物料接收设备10和输送带11；电动推杆1的缸体端与固定物铰接，电动推杆1的伸缩端与破碎机机架2铰接，移动破碎站伸缩臂3一端固定在破碎机机架2上，移动破碎站伸缩臂3另一端悬置，移动破碎站伸缩臂3中段上设置固定装置4和舵机5，舵机5位于固定装置4下方，双目CCD摄像头6设置在舵机5下方，红外探测传感器7设置在移动破碎站伸缩臂3悬置端的下方；输送带物料接收设备10和输送带11位于移动破碎站伸缩臂3悬置端的下部，输送带物料接收设备10上设置信号灯9，物料接收设备10周围布设四个同一平面矩形分布的红外发射点8。
本发明的工作过程和原理：
请参阅图2和图3所示，本发明调节参数有两个，一个为移动破碎站伸缩臂3的长短，另一个为移动破碎站伸缩臂3绕机架旋转角度，移动破碎站伸缩臂3伸长量和旋转角度的调节为闭环反馈调节。在移动破碎站伸缩臂3上安装舵机5，双目CCD摄像头6固定在舵机5上，双目CCD摄像头6通过视觉识别并实时跟踪输送带物料接收设备上的信号灯9，实时视觉测量破碎站到传送带物料接收设备距离，控制系统根据位移传感器反馈数据与测量距离做差，作为调节输入，控制步进电机和电动推杆1调整移动破碎站出料口与输送带物料接收设备10对正，双目CCD摄像头6与移动破碎站伸缩臂3之间的夹角通过角度传感器测量，该角度误差作为本发明第二个控制输出，控制系统根据角度偏差控制变频器的输出频率，进而控制步进电机的转角，调节角度偏差至0，当输送带物料接收设备10上的信号灯9不在视野之内时，程序控制CCD摄像头360°旋转搜索目标并报警，直到发现目标并跟踪，当移动破碎站与输送带物料接收设备10的距离超过了系统调节范围时，系统自动报警，输送带物料接收设备10周围布设四个同一平面矩形分布的红外发射点8，当物料破碎站出料口位于输送带物料接收设备10上方时，通过红外探测传感器7对红外发射点8进行探测，当红外探测传感器7探测到三个以上红外发射点8时，系统自动切换到红外控制模式，通过对红外点坐标进行推算，找到红外发射点8中心点A在红外探测传感器7局部坐标系坐标，该点横坐标d1作为角度调节参数，该点纵坐标d2作为伸缩量调节参数，最终调节中心点坐标A与局部坐标系原点O重合，即实现出料口和输送带物料接收设备10自动对正，设备运行过程中若移动破碎站出料口坐标偏差超出落料范围时，自动发出警报。移动破碎站伸缩臂3的悬置端是移动破碎站出料口。

Claims (1)

1.一种基于视觉和红外定位的移动破碎站与传送带自动对正及报警系统，其特征在于：包括电动推杆(1)、破碎机机架(2)、移动破碎站伸缩臂(3)、固定装置(4)、舵机(5)、双目CCD摄像头(6)、红外探测传感器(7)、红外发射源(8)、信号灯(9)、输送带物料接收设备(10)和输送带(11)；电动推杆(1)的缸体端与固定物铰接，电动推杆(1)的伸缩端与破碎机机架(2)铰接，移动破碎站伸缩臂(3)一端固定在破碎机机架(2)上，移动破碎站伸缩臂(3)另一端悬置，移动破碎站伸缩臂(3)中段上设置固定装置(4)和舵机(5)，舵机(5)位于固定装置(4)下方，双目CCD摄像头(6)设置在舵机(5)下方，红外探测传感器(7)设置在移动破碎站伸缩臂(3)悬置端的下方；输送带物料接收设备(10)和输送带(11)位于移动破碎站伸缩臂(3)悬置端的下部，输送带物料接收设备(10)上设置信号灯(9)，物料接收设备(10)周围布设四个同一平面矩形分布的红外发射源(8)。
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