CN107402052A - 一种自行走的智能堆体测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的一种自行走智能堆体测量系统，通过将自行走小车安装于料场顶部的导轨上，并在控制系统的控制下使驱动装置工作带动自行走小车在导轨上前进、后退或停止，从而带动激光扫描仪在料场中移动进而采集煤场煤料的信息并最终在盘煤处理系统中生成料场的三维图形以及测量结果。本发明提供的自行走智能堆体测量系统，针对目前料场管理者的需求，在不借助斗轮机或堆取料机的前提下，实现了对料场的随时盘点，自动化程度高。克服现有技术中将激光扫描仪安装在堆料臂或者堆取料机上带来的测量工作和堆取料作业的效率低下，提高了测量和堆取料作业的效率。

Description

一种自行走的智能堆体测量系统

技术领域

本发明涉及自动测量技术领域，尤其涉及一种自行走的智能堆体测量系统。

背景技术

“料场自动化”是指原料的储入、取出、实时库存计算、场地规划、进料计划等全过程实现自动化技术。无论炼铁企业，还是热力发电长，原料或固体燃料始终是企业的“稻草”。随着经济全球化的步伐加快，节能与效益已经成为评论企业优化管理的基本性能指标，仅仅理解为操作机械设备自动化是不够的。当前在料场管理的诸多过程中，如：物料堆积的堆料机、取料的取料机、料场管理、料场实时库存等，很大程度上还是依靠人工操作。原料场就是一个物料仓库，如果物料仓库不能做到物料的出入、取出、实时库存计算、场地规划、进料计划等自动化，而仅仅是部分搬运机械自动化，其工作效率远远是不够的。从技术上运营层面上讲，大型企业原料进场动态管理实际上是一个进料、取料和库存的最优控制过程。

申请号为201320584962.7的专利文献公开了一种散料堆测量系统，其通过在堆取料机上设置用于激光扫描仪运行的导轨，使激光扫描仪在堆取料机工作运行时采集周围堆料数据，并避免出现测量死角，由此提高散料堆测量系统的测量精度。但是堆取料机作为料场的主要工作机械，可以给予上述散料堆测量系统安装和调试的时间有限，同时也无法满足随时测量的需求。

申请号为201510278272.2的专利文献公开了一种圆形料棚散状物料体积测量方法和系统，其通过直接将激光扫描仪安装在环形轨道上并沿环形轨道上移动的同时测量数据上传。但是其主要应用于圆形料棚中，而且环形轨道的行进过程需要随时换向，激光扫描仪直接安装其上会在行进过程中出现卡顿现象，会造成损坏激光扫描仪的损坏，影响其寿命，此外，其通过在环形轨道安装环形滑触线供电，不仅安全无法保证，检修也特别困难。

因此，针对以上不足，本发明急需提供一种自行走的智能堆体测量系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自行走的智能堆体测量系统，克服现有技术中将激光扫描仪安装在堆料臂或者堆取料机上带来的测量工作和堆取料作业的效率低下，提供了测量和堆取料作业的效率。

本发明提供了下述方案：

一种自行走的智能堆体测量系统，包括：导轨，设置在煤场顶部位置，用于提供导向支撑；自行走小车，所述自行车小车悬挂式安装在所述导轨上；所述自行走小车包括小车本体，在所述小车本体内设有驱动装置，并在所述小车本体的底部设有激光扫描仪，所述驱动装置用于驱动所述自行走小车在所述导轨上移动；所述激光扫描仪用于采集煤场煤料的信息；控制系统，所述控制系统与所述驱动装置电联接；所述控制系统还与所述激光扫描仪电联接，用于接收所述激光扫描仪采集煤场的煤料信息；盘煤处理系统，所述盘煤处理系统与所述控制系统电连接，用于调取所述控制系统的煤场煤料信息，根据煤场的煤料信息获得煤场的三维图形以及测量结果。

如上所述的一种自行走智能堆体测量系统，进一步优选为，所述小车本体的两侧壁对应设置有行走轮，所述行走轮与所述驱动装置连接；所述小车本体两侧壁还设置有平衡轮，所述平衡轮位于所述行走轮下方，用于保证所述自行走小车运行的平稳。

如上所述的一种自行走智能堆体测量系统，进一步优选为，所述行走轮为包胶轮，用于防止所述自行走小车在所述导轨上打滑。

如上所述的一种自行走智能堆体测量系统，进一步优选为，所述自行走小车还包括在两侧壁对应设置的侧边轮，所述侧边轮呈水平设置并位于所述行走轮和所述平衡轮之间，与所述导轨产生滑动配合用于防止所述自行走小车与所述导轨碰撞摩擦。

如上所述的一种自行走智能堆体测量系统，进一步优选为，所述导轨的一端位置还设置有检修平台，用于检修所述自行走小车。

如上所述的一种自行走智能堆体测量系统，进一步优选为，所述自行走小车还包括行程开关，所述行程开关安装于所述小车本体侧壁上，用于所述自行走小车的自动启停。

如上所述自行走小车还包括绝对行程测量装置，所述绝对行程测量装置安装于所述小车本体内，用于实现所述自行走小车的定位。

如上所述的一种自行走智能堆体测量系统，进一步优选为，所述自行走小车还包括无线通信装置，用于所述自行走小车与所述控制系统之间的无线通讯以及数据传输。

如上所述的一种自行走智能堆体测量系统，进一步优选为，所述自行走小车还包括安装于所述小车本体底部的云台，所述激光扫描仪安装于所述云台上。

如上所述的一种自行走智能堆体测量系统，进一步优选为，所述自行走小车还包括充电供电装置，所述充电供电装置包括安装于所述小车本体侧壁的插头和安装于所述小车本体内的蓄电池；在所述检修平台上设有插座，所述插头与所述插座配合对所述充电供电装置进行充电。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

本发明所公开的一种自行走智能堆体测量系统，通过将自行走小车安装于料场顶部的导轨上，并在控制系统的控制下使驱动装置工作带动自行走小车在导轨上前进、后退或停止，从而带动激光扫描仪在料场中移动进而采集煤场煤料的信息并最终在盘煤处理系统中生成料场的三维图形以及测量结果。本发明提供的自行走智能堆体测量系统，针对目前料场管理者的需求，在不借助斗轮机或堆取料机的前提下，实现了对料场的随时盘点，自动化程度高。克服现有技术中将激光扫描仪安装在堆料臂或者堆取料机上带来的测量工作和堆取料作业的效率低下，提高了测量和堆取料作业的效率。

附图说明

图1为本发明的一种自行走智能堆体测量系统的组成示意图；

图2为本发明实施例中自行走小车和导轨1的配合示意图。

附图标记说明：

1-导轨，2-小车本体，3-激光扫描仪，4-行走轮，5-侧边轮，6-平衡轮，7-控制系统，8-检修平台，9-盘煤处理系统，10-堆料，11-云台。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例公开了一种自行走的智能堆体测量系统，包括：导轨1，设置在煤场顶部位置，用于提供导向支撑；自行走小车，自行车小车悬挂式安装在导轨1上；自行走小车包括小车本体2，在小车本体2内设有驱动装置，并在小车本体2的底部设有激光扫描仪3，驱动装置用于驱动自行走小车在导轨1上移动；激光扫描仪3用于采集煤场煤料的信息；控制系统7，控制系统7与驱动装置电联接；控制系统7还与激光扫描仪3电联接，用于接收激光扫描仪3采集煤场的煤料信息；盘煤处理系统9，盘煤处理系统9与控制系统7电联接，调取控制系统7的煤场煤料信息，根据煤场的煤料信息生成煤场的三维图形以及测量结果。在全封闭式条形料场的干煤棚中，通常设置有检修马道，本实施例中则借助于检修马道，通过悬挂的方式在其下方安装一以料棚检修马道为支撑的水平导轨1，导轨1的材料可采用工型钢，也可采用其他的材料，安装时要求水平误差不超过10cm，垂直误差不超过1cm；自行走小车的小车本体2则悬挂安装在导轨1上，并能在导轨1上自由的移动，其中自行走小车包括驱动装置，其安装在小车本体2内部，用于驱动自行走小车在导轨1上前进、后退或者停止；还包括激光扫描仪3，其安装在小车本体2的底部，用于跟随自行走小车移动，并且在移动中扫描料场料堆10采集煤场煤料的信息；本实施例中还包括控制系统7，控制系统7安装于料场中，用于实现就地控制功能，控制系统7分别与驱动装置和激光扫描仪3电联接，用于控制驱动装置和激光扫描仪3的开启工作，实现自行走小车的电动控制功能；本实施例中还包括盘煤处理系统9，其与控制系统7电联接，用于获取激光扫描仪3中采集的煤场煤料的信息，采集完成的煤场煤料的信息被发送到控制系统7，盘煤处理系统9调取控制系统7中的煤场煤料的信息，并根据煤场煤料的信息生成料场的三维图形以及测量结果，并进一步生成测量所需的报表。本实施例所公开的自行走智能堆体测量系统，通过将自行走小车安装于料场顶部的导轨1上，并在控制系统7的控制下使驱动装置工作带动自行走小车在导轨1上前进、后退或停止，从而带动激光扫描仪3在料场中移动进而采集煤场煤料的信息并最终在盘煤处理系统9中生成料场的三维图形以及测量结果。进一步的，本实施例中还设置了数据采集系统，用于盘煤处理系统调取控制系统中的存储数据，即煤场煤料的信息。本发明提供的自行走智能堆体测量系统，针对目前料场管理者的需求，在不借助斗轮机或堆取料机的前提下，实现了对料场的随时盘点，自动化程度高。克服现有技术中将激光扫描仪3安装在堆料10臂或者堆取料机上带来的测量工作和堆取料作业的效率低下，提高了测量和堆取料作业的效率。

如图2所示，在本实施例中，小车本体2的两侧壁对应设置有行走轮4，行走轮4与驱动装置连接；小车本体2两侧壁还设置有平衡轮6，平衡轮6位于行走轮4下方，用于保证所述自行走小车运行的平稳；进一步的，行走轮4为包胶轮，用于防止自行走小车在所述导轨1上打滑。在本实施例中，进一步公开了自行走小车与导轨1的配合安装方式，即通过在小车本体2的两对应侧壁上对应设置与驱动装置连接的呈对耳状的行走轮4，一方面提供支撑使自行走小车吊装在导轨1上，另一方面在驱动装置的带动下在导轨1上自由移动；同时，在小车本体2的两对应侧壁位于行走轮4的下方还设置了平衡轮6，与行走轮4一起夹持工字钢轨道，平衡轮6的设置避免了自行走小车在导轨1上行走时的跳动，使自行走小车运行的更加平稳同时，平衡轮6做为从动轮轴跟随主动轮轴一起转动，使自行走小车滚动行进更加顺畅。此外，为了防止自行走小车在导轨1上行进过程中打滑，将行走轮4设置为包胶轮，作为主动轮，行走轮4与导轨1之间硬接触的方式使得转动行进过程中难免出现颠簸或打滑，而包胶轮的设置则将行走轮4与导轨1的硬接触方式变更为软接触方式，通过包胶缓冲颠簸及打滑，使自行走小车的行进更加顺畅。

如图2所示，进一步的，自行走小车还包括在两侧壁对应设置的侧边轮5，侧边轮5呈水平设置并位于所述行走轮4和所述平衡轮6之间，与导轨1产生滑动配合用于防止所述自行走小车与所述导轨1碰撞摩擦。在自行走小车与导轨1的安装中，导轨1被行走轮4和平衡轮6夹在中间，为了安装方便，自行走小车的两侧壁距离导轨1尚留有一段距离的空隙，但是这一段距离的空隙会导致自行走小车在运行过程中左右晃动而无法保持直线行进，造成导轨1与侧壁之间的碰撞。为了解决这个问题，本实施例在自行走小车的两侧壁的对应位置设置了侧边轮5，侧边轮5位于行走轮4和平衡轮6之间，与导轨1对应安装，填塞了自行走小车与导轨1的缝隙，同时侧边轮5水平安装，与导轨1滑动配合，使小车维持着直线行进。此外，侧边轮5的支架与自行走小车侧壁弹性连接，例如可通过弹簧连接，此时当小车受力向左右晃动时，侧边轮5所受到的力将通过支架传递到弹簧上，通过弹簧的压缩和反弹，缓冲碰撞的作用力，虽然在整个过程中，小车的位置会相对偏移，但也会复位，基本上保证了小车的直线行进。

如图1所示，在本实施例中，导轨1的一端位置还设置有检修平台8，用于检修自行走小车。本实施例中，检修平台8设置有防护罩，防护罩是通过钣金技术将一整块板折成的封闭罩，其用于检修自行走小车，或者使自行走小车在非运行状态时停靠；当自行走小车进入到防护罩中时，防护罩封闭，防止灰尘进入其中。

如图1所示，在本实施例中，自行走小车还包括行程开关，行程开关安装于小车本体2侧壁上，用于自行走小车的自动启停；自行走小车还包括绝对行程测量装置，绝对行程测量装置安装于小车本体2内，用于自行走小车的定位。行程开关是限位开关的一种，利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，用于限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。本实施例中，分别在自行走小车运行方向的前后两侧壁上安装行程开关，用于检测自行走小车是否进入检修平台或者行至轨道的末端限位，并将检测信息发送到控制系统，用于控制系统进一步控制自行走小车的移动；同时，在本实施例中，自行走小车内还安装有绝对行程测量装置，用于实时定位自行走小车位置，即获取激光扫描仪3位置信息；进一步的，本实施例中，绝对行程测量装置采用行程编码器，利用编码器定位技术，使行程编码器的定位精度低达10cm。本实施例中，自行走小车的位置信息和采集煤场煤料的信息会一起传送到控制系统7中，并被盘煤控制系统7调取，用以获取煤场的三维图形以及测量结果。

进一步的，在本实施例中，自行走小车还包括行程校准装置，行程校准装置安装于所述小车本体2侧壁上，用于实现对行程编码器的累计误差进行消除以及所述自行走小车的位置校准。行程编码器在使用过程中会产生误差，而且随着使用时间的推移，行程编码器的累积误差也越大，即自行走小车的位置信息的误差也越大，严重影响了煤场煤料的信息的准确性。为了解决上述问题，本实施例在自行走小车中设置了行程校准装置，其安装于小车本体2侧壁上。行程校准装置的设置消除了行程编码器的累积误差，保证定位精度在10cm范围内，实现了对自行走小车的位置校准。

如图1所示，在本实施例中，自行走小车还包括无线通信装置，用于所述自行走小车各部件与所述控制系统7之间的无线通信以及数据传输。无线通信装置保证了自行走小车与控制系统7之间的通讯畅通，解决了有线控制的线路繁琐问题；同时，本实施例中的无线通信装置还用于数据传输，用于将自行走小车所采集的煤场煤料信息传输到控制系统7中，之后通过有线的方式传输到盘煤处理系统9。

如图1所示，在本实施例中，自行走小车还包括安装于小车本体2底部的云台11，激光扫描仪3安装于云台11上，用于实现对料场盲区的扫描。本实施例中采用电动云台11，用于在控制信号的作用下，带动安装其上的激光扫描仪3实现多角度自动扫描，实现对整个料场的无盲区扫描，获取完整的信息，使取得的数据更加准确。

如图1所示，在本实施例中，自行走小车还包括充电供电装置，充电供电装置包括安装于小车本体2侧壁的插头和安装于小车本体2内的蓄电池；在检修平台8上设有插座，插头与插座配合对充电供电装置进行充电。

充电供电装置用于给自行走小车各部件提供电源，保证其能正常运行，同时本实施例的充电供电装置还包括报警功能，用于在蓄电池电量较低时向控制系统7发送报警信号，提醒控制系统7控制自行走小车到预定的位置进行充电，以保证系统的正常运行。充电供电装置的插头安装在自行走小车上，使用防冲击的铜板插头，并采用圆台定位；插座设置在检修平台8上，并且在插座与防尘罩连接螺栓之间加入弹簧，在插头与插座接触时起缓冲作用，防止插座的损坏；充电供电装置的蓄电池可采用可充电锂电池，优选使用规格为24V20AH的锂电池，不仅满足小车上所有设备的供电要求，同时满足连续3次以上的往返运动要求。

优选的，本发明还提供了几种优选的设备：

本实施例中激光扫描仪3选用德国SI CK激光测距仪，可实现料场全方位的数据扫描，其扫描仪采用差分数据传输，数据传输可靠，速度高；激光打点的数量高达13500个/秒，整体测量精度高达99.5％，探头符合I P67防尘防水标准，可在-30℃-50℃环境下工作，适用于企业等使用环境要求高的地方；

本实施例中驱动装置采用瑞士直流空心杯电机作为整个自行走小车的控制中枢，同时配有16:1的减速器和编码器，可满足自行走小车的动力要求；

本实施例中盘煤处理系统9采用QuarryMan盘煤处理系统9，专门用于煤场料堆管理，可以满足不同用户对盘煤数据的使用要求。该系统所有业务功能模块基于同一平台、同一登录入口，可在微软不同操作系统下使用，提供多种操作功能，满足用于多层次需求。

相较于现有技术，使用本发明所公开的自行走智能堆体测量系统的有益效果为：

1、本自行走智能堆体测量系统针对目前料场管理者的需求，在不借助斗轮机或者堆取料机的前提下，实现了对料场的随时盘点，自动化程度高；

2、通过行走轮4、平衡轮6和侧边轮5的设置，使自行走小车在轨道上运行的更加通畅而无颠簸、打滑或者偏振现象；

3、通过检修平台8的设置不仅能检修并且为自行走小车充电，还为其提供了固定的无尘的停靠位置；

4、无线装置和充电供电装置的设置精简了繁复的通信线路和供电线路，避免了线路故障和检修麻烦。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种自行走的智能堆体测量系统，其特征在于，包括：

导轨，设置在煤场顶部位置，用于提供导向支撑；

自行走小车，所述自行车小车悬挂式安装在所述导轨上；所述自行走小车包括小车本体，在所述小车本体内设有驱动装置，并在所述小车本体的底部设有激光扫描仪，所述驱动装置用于驱动所述自行走小车在所述导轨上移动；所述激光扫描仪用于采集煤场煤料的信息；

控制系统，所述控制系统与所述驱动装置电联接；所述控制系统还与所述激光扫描仪电联接，用于接收所述激光扫描仪采集煤场的煤料信息；

盘煤处理系统，所述盘煤处理系统与控制系统电联接，用于调取所述控制系统的煤场煤料信息，根据煤场的煤料信息生成煤场的三维图形以及测量结果。

2.根据权利要求1所述的一种自行走智能堆体测量系统，其特征在于，所述小车本体的两侧壁对应设置有行走轮，所述行走轮与所述驱动装置连接；

所述小车本体两侧壁还设置有平衡轮，所述平衡轮位于所述行走轮下方，用于保证所述自行走小车运行的平稳。

3.根据权利要求2所述的一种自行走智能堆体测量系统，其特征在于，所述行走轮为包胶轮，用于防止所述自行走小车在所述导轨上打滑。

4.根据权利要求3所述的一种自行走智能堆体测量系统，其特征在于，所述自行走小车还包括在两侧壁对应设置的侧边轮，所述侧边轮呈水平设置并位于所述行走轮和所述平衡轮之间，与所述导轨产生滑动配合，用于防止所述自行走小车与所述导轨碰撞摩擦。

5.根据权利要求1所述的一种自行走智能堆体测量系统，其特征在于，所述导轨的一端位置还设置有检修平台，用于检修所述自行走小车。

6.根据权利要求1所述的一种自行走智能堆体测量系统，其特征在于，所述自行走小车还包括行程开关，所述行程开关安装于所述小车本体侧壁上，用于实现所述自行走小车的自动启停。

7.根据权利要求6所述的一种自行走智能堆体测量系统，其特征在于，所述自行走小车还包括绝对行程测量装置，所述绝对行程测量装置安装于所述小车本体内，用于实现所述自行走小车的定位。

8.根据权利要求1所述的一种自行走智能堆体测量系统，其特征在于，所述自行走小车还包括无线通信装置，用于所述自行走小车与所述控制系统之间的无线通讯以及数据传输。

9.根据权利要求1所述的一种自行走智能堆体测量系统，其特征在于，所述自行走小车还包括安装于所述小车本体底部的云台，所述激光扫描仪安装于所述云台上。

10.根据权利要求5所述的一种自行走智能堆体测量系统，其特征在于，所述自行走小车还包括充电供电装置，所述充电供电装置包括安装于所述小车本体侧壁的插头和安装于所述小车本体内的蓄电池；

在所述检修平台上设有插座，所述插头与所述插座配合对所述充电供电装置进行充电。