CN110161518A - 一种用于刮板输送机的体积测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于刮板输送机的体积测量系统，包括处理器、龙门架、激光雷达和电量表；龙门架由两根立柱和一根横梁构成，横梁的两端分别与两根立柱的顶端相连接，激光雷达设置在龙门架的横梁上；激光雷达和电量表分别与处理器电连接。本发明提供的用于刮板输送机的体积测量系统及方法，该系统结构设计科学合理，便于操作，能够用于刮板输送机输送物料的体积测量，测量结果精确，弥补了现有技术无法测量输送物料的缺陷，可以很好地满足实际应用的需要。

Description

一种用于刮板输送机的体积测量系统及方法

技术领域

本发明属于刮板输送机技术领域，具体涉及一种用于刮板输送机的体积测量系统及方法。

背景技术

刮板机系列产品广泛适用于冶金、建材、电力、化工、水泥、港口、码头、煤炭、矿山、粮油、食品、饲料、等行业和部门。刮板机是一种在封闭的矩形断面壳体内，借助于运动着的刮板链条来输送散状物料的连续运输设备；由于在输送物料时，刮板链条全部埋在物料之中，故称为刮板机。该机结构简单、密封性好、安装维修方便、工艺布置灵活；它不但能水平输送，也能倾斜或垂直输送；既可单机使用、也可多台联合使用；能多点加料、也能多点卸料。由于壳体封闭，因此在输送大的、有毒、易爆、高温物料时可以显著地改善工人的工作环境和防治环境污染。

由于刮板机底部为金属、石材等硬物底板，传统皮带秤等称量工具无法安装于刮板机底部进行称量，但实际刮板输送机所经过物料体积参数在各个生产环节具有重要作用，因此亟待研发一种用于刮板输送机的体积测量系统。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的用于刮板输送机的体积测量系统及方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

一种用于刮板输送机的体积测量系统，包括处理器、龙门架、激光雷达和电量表；龙门架由两根立柱和一根横梁构成，横梁的两端分别与两根立柱的顶端相连接，激光雷达设置在龙门架的横梁上；激光雷达和电量表分别与处理器电连接。

一种刮板输送机，包括机头、输送板、龙门架、权利要求1所述的体积测量系统和若干个刮板组件；机头包括壳体、设置在壳体上的电机和变速箱以及设置在壳体内的主轴和传动盘；龙门架包括两立柱和一连接在两立柱顶端的横梁，激光雷达设置在龙门架的横梁上；输送板固定安装在机架上，且输送板的一端与壳体的开口对应，电机的输出轴上设置有电量表；龙门架的两根立柱分别设置在机架的两侧；所述壳体的底部和与所述主轴平行的一个侧面具有用于连接刮板组件的开口；电机与变速箱连接。

进一步地，壳体具有顶板，顶板上活动连接有支撑板，支撑板上可拆卸式连接电机，变速箱的输出轴通过链条连接主轴，主轴通过轴承座水平固定设置在壳体内，主轴位于壳体内的轴段中心处设置有传动盘，所述传动盘上均匀开设有传动咬口。

进一步地，所述输送板的两侧竖直固定设置有挡板。

一种用于刮板输送机的体积测量方法，包括：

对体积测量系统进行训练调试；

利用训练调试好的体积测量系统进行测量。

进一步地，对体积测量系统进行训练调试的步骤包括：

准备若干组已知重量试验物料，试验物料事先用地泵进行核准；

将试验物料按照现场生产环境，倒入刮板输送机；

将激光雷达所输出数据建立一个数组；

通过已知重量物料，将电量表测得的消耗电量作为输入信息；

将通过已知速度的物料，作为输入信息；

将已知物料重量与输入数组建立对应关系并利用神经网络进行训练；

将若干组试验物料，进行反复训练；

利用一部分物料作为原始值，剩余部分物料作为验证值进行验证；

精度达到阈值，则结束，精度未达到阈值，则持续迭代，直至训练数据可以满足精度要求。

进一步地，将激光雷达所输出数据建立一个数组，包括：利用48线激光雷达，每隔0.5度为一个数据，扫描15度到165度范围，则将所有数值填充入一个数组。

进一步地，利用训练调试好的体积测量系统进行测量包括：由激光雷达扫描出断面体积，并与时间进行积分计算。

进一步地，利用训练调试好的体积测量系统进行测量包括：

由激光雷达扫描空载的刮板输送机，得到空载面积返回值；

由激光雷达扫描有物料输送的刮板输送机，得到有物料面积返回值；

刮板输送机上所载物料体积为：

最终可以求得激光雷达从第i秒到n秒所通过物料的体积；i和n为正整数。

进一步地，面积返回值计算包括：设相邻两条光束分别为返回值a和b，则其所围成的面积为：S＝1/2ab(sin(ab间夹角))，其中ab间夹角为激光雷达光束之间的角度。

本发明提供的用于刮板输送机的体积测量系统及方法，该系统结构设计科学合理，便于操作，能够用于刮板输送机输送物料的体积测量，测量结果精确，弥补了现有技术无法测量输送物料的缺陷，可以很好地满足实际应用的需要。

附图说明

图1为本发明实施例的安装有体积测量系统的刮板输送机的结构示意图；

图2为本发明实施例的刮板输送机的机头结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。

如图1所示，一种用于刮板输送机的体积测量系统，包括处理器、龙门架50、激光雷达60和电量表；龙门架50由两根立柱和一根横梁构成，横梁的两端分别与两根立柱的顶端相连接，激光雷达60设置在龙门架50的横梁上；电量表设置在电机的输出轴上；激光雷达60和电量表分别与处理器电连接。

如图1和图2所示，一种刮板输送机，包括上述的体积测量系统、机头10、输送板40、机架41和若干个刮板组件30；其中，所述机头10包括壳体11、电机15、变速箱16、主轴18和传动盘20，所述壳体11具有顶板12，所述壳体11的顶板12上通过分别设置在壳体四个角的四根螺杆13活动连接有支撑板14，所述支撑板14上可拆卸式连接电机15，所述电机15与变速箱16连接，所述变速箱16的输出轴通过链条17连接主轴18，所述主轴18通过轴承座19水平固定设置在所述壳体11内，所述主轴18位于壳体内的轴段中心处设置有传动盘20，所述传动盘20上均匀开设有传动咬口21，所述壳体11的底部和与所述主轴18平行的一个侧面为开口24，以供连接刮板组件30；龙门架50由两根立柱和一根横梁构成，横梁的两端分别与两根立柱的顶端相连接，激光雷达60设置在龙门架50的横梁上。所述输送板40固定安装在机架41上，且输送板40的一端与壳体11的开口24对应，所述输送板40的两侧竖直固定设置有挡板42。电机15的输出轴上设置有电量表。龙门架50的两根立柱分别设置在机架41的两侧。

壳体11的底部水平设置有连接板22，所述连接板22上开设螺纹孔23。设置连接板22后，可以便于壳体11的整体安装。顶板12与壳体11可拆卸式连接。

电机15设置在壳体11的顶部，并且电机15通过支撑板14固定，由于支撑板14被四根螺杆13可调节的连接在壳体11的顶板12上，这样就可以方便的调节电机15相对于壳体11的高度，在装配时，便于电机15与主轴18之间的装配连接，即便于链条17的连接，在长期使用后，由于链条17被拉长，也可以方便的通过调节电机15的高度使得链条17张紧；本发明中在主轴18的中心处设置传动盘20，并在传动盘20上均匀开设传动咬口21，改变了现有的传动方式，在设置机架时，可以将现有技术中刮板的导轨省掉，从而减少了刮板与机架之间的摩擦力，相应的减少了机械损耗及能源损耗，还能延长主轴的使用寿命。

龙门架50的两根立柱分别设置在机架41的两侧，激光雷达60放置在龙门架50上，由激光雷达60扫描出输送板40上输送的物料的断面体积并将该断面体积数据发送给处理器，处理器将该断面体积与时间进行积分计算。

电量表安装在刮板输送机的电机15的输出轴上，实时统计电量输出情况，并将电量值发送给处理器，该输出电量与刮板输送机的输送重量成微弱正比关系。

一种用于刮板输送机的体积测量方法，包括：

对体积测量系统进行训练调试；

利用训练调试好的体积测量系统进行测量。

对体积测量系统进行训练调试的步骤包括：

(1)准备若干组已知重量试验物料，试验物料事先用地泵进行核准；

(2)将试验物料按照现场生产环境，倒入刮板输送机；

(3)处理器将激光雷达所输出数据建立一个数组，如48线激光雷达，每隔0.5度为一个数据，扫描15度到165度范围，则将所有数值填充入一个数组；

(4)通过已知重量物料，将电量表测得的消耗电量作为输入信息输入处理器；

(5)将通过已知速度的物料，作为输入信息输入处理器；

(6)处理器将已知物料重量与输入数组建立对应关系并利用神经网络进行训练；

(7)将若干组试验物料，进行反复训练；

(8)利用前80％数量的物料作为原始值，后20％作为验证值进行验证；

(9)精度达到95％以上，则结束上述动作，如无法达到95％，则持续迭代，直至训练数据可以满足该精度要求。

利用训练调试好的体积测量系统进行测量的步骤包括：由激光雷达扫描出断面体积，并与时间进行积分计算；具体步骤如下：

1)由激光雷达扫描空载的刮板输送机，得到空载面积返回值，记为面积_空载；

2)由激光雷达扫描有物料输送的刮板输送机，得到有物料面积返回值，记为面积_有物料；

面积返回值计算方法为：设相邻两条光束分别为返回值a和b，激光雷达将扫描返回值a和b发送给处理器，则该相邻两条光束所围成的面积为：S＝1/2ab(sin(ab间夹角))，其中ab间夹角为激光雷达光束之间的角度；

3)刮板输送机上所载物料体积为：

处理器按照该公式进行计算；

最终可以求得激光雷达从第i秒到n秒所通过物料的体积；i和n为正整数。

本发明提供的用于刮板输送机的体积测量系统及方法，该系统结构设计科学合理，便于操作，能够用于刮板输送机输送物料的体积测量，测量结果精确，弥补了现有技术无法测量输送物料的缺陷，可以很好地满足实际应用的需要。

在本发明的描述中，如果存在“安装”、“设置”、“相连”、“连接”、“固定”等术语，则除非另有明确的规定和限定，该类术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于刮板输送机的体积测量系统，其特征在于，包括处理器、龙门架、激光雷达和电量表；龙门架由两根立柱和一根横梁构成，横梁的两端分别与两根立柱的顶端相连接，激光雷达设置在龙门架的横梁上；激光雷达和电量表分别与处理器电连接。

2.一种刮板输送机，其特征在于，包括权利要求1所述的体积测量系统、机头、输送板、龙门架和若干个刮板组件；机头包括壳体、设置在壳体上的电机和变速箱以及设置在壳体内的主轴和传动盘；龙门架包括两立柱和一连接在两立柱顶端的横梁，激光雷达设置在龙门架的横梁上；输送板固定安装在机架上，且输送板的一端与壳体的开口对应，电机的输出轴上设置有电量表；龙门架的两根立柱分别设置在机架的两侧；所述壳体的底部和与所述主轴平行的一个侧面具有用于连接刮板组件的开口；电机与变速箱连接。

3.根据权利要求1-2所述的刮板输送机，其特征在于，壳体具有顶板，顶板上活动连接有支撑板，支撑板上可拆卸式连接电机，变速箱的输出轴通过链条连接主轴，主轴通过轴承座水平固定设置在壳体内，主轴位于壳体内的轴段中心处设置有传动盘，所述传动盘上均匀开设有传动咬口。

4.根据权利要求1-2所述的刮板输送机，其特征在于，所述输送板的两侧竖直固定设置有挡板。

5.一种用于刮板输送机的体积测量方法，其特征在于，包括：

对体积测量系统进行训练调试；

利用训练调试好的体积测量系统进行测量。

6.根据权利要求1-5所述的体积测量方法，其特征在于，对体积测量系统进行训练调试的步骤包括：

准备若干组已知重量试验物料，试验物料事先用地泵进行核准；

将试验物料按照现场生产环境，倒入刮板输送机；

将激光雷达所输出数据建立一个数组；

通过已知重量物料，将电量表测得的消耗电量作为输入信息；

将通过已知速度的物料，作为输入信息；

将已知物料重量与输入数组建立对应关系并利用神经网络进行训练；

将若干组试验物料，进行反复训练；

利用一部分物料作为原始值，剩余部分物料作为验证值进行验证；

精度达到阈值，则结束，精度未达到阈值，则持续迭代，直至训练数据可以满足精度要求。

7.根据权利要求1-6所述的体积测量方法，其特征在于，将激光雷达所输出数据建立一个数组，包括：利用48线激光雷达，每隔0.5度为一个数据，扫描15度到165度范围，则将所有数值填充入一个数组。

8.根据权利要求1-5所述的体积测量方法，其特征在于，利用训练调试好的体积测量系统进行测量包括：由激光雷达扫描出断面体积，并与时间进行积分计算。

9.根据权利要求1-5所述的体积测量方法，其特征在于，利用训练调试好的体积测量系统进行测量包括：

由激光雷达扫描空载的刮板输送机，得到空载面积返回值；

由激光雷达扫描有物料输送的刮板输送机，得到有物料面积返回值；

刮板输送机上所载物料体积为：

最终可以求得激光雷达从第i秒到n秒所通过物料的体积；i和n为正整数。

10.根据权利要求1-9所述的体积测量方法，其特征在于，面积返回值计算包括：设相邻两条光束分别为返回值a和b，则其所围成的面积为：S＝1/2ab(sin(ab间夹角))，其中ab间夹角为激光雷达光束之间的角度。