CN112284458A - 一种封闭煤场u形单轨移动式激光盘煤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，包括架设于煤场钢结构顶棚的U字形单轨道1，所述U字形单轨道上倒置设置有用于沿着轨道路线移动以对整个煤场进行盘煤的盘煤仪小车，所述盘煤仪小车上设有用于对整个煤场进行实际具体全覆盖扫描盘煤的盘煤仪装置。采用U形单轨道加带全向云台激光扫描仪，在盘煤扫描时，通过选择内圈扫描和外圈扫描两种不同的模式，可以在小车行走一个来回的过程中，将U形轨覆盖的内部和外部场地全部扫描，不仅激光盘煤仪不再受到煤场条件限制，同时U形单轨道还可以根据封闭煤场实际大小与扫描范围分段铺设，节省了轨道成本、减小了安装难度，增强了盘煤装置的通用性。

Description

一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置

技术领域

本发明涉及激光盘煤技术领域，尤其是涉及一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置。

背景技术

目前激光盘煤分为固定式与移动式。

固定式盘煤方式中，中国专利公告CN109029259A，发明创造的名称为“一种封闭煤场固定式盘煤方法及系统”。公开了一种封闭煤场固定式盘煤方法。将多台带有旋转云台的盘煤扫描仪固定安装在封闭煤场的预设位置上，通过分区块扫描，再经过数据整合，消除叠加信息和无用信息，最终达到盘煤无盲区。其不足之处在于，该方案需多台盘煤扫描仪配合，盘煤成本高，同时不仅数据整合难度大，而且数据整合后盘煤误差无法控制，另外该方案不能满足定点分区盘煤，受封闭煤场场地大小制约，盘煤通用性不强，需根据场地大小自主定制。

在移动式盘煤中，中国专利公告CN109110515A，发明创造的名称为“一种封闭煤场移动式盘煤小车”以及中国专利公告CN107402052A，发明创造的名称为“一种自行走的智能堆体测量系统”，上述两专利申请案均公开了在双轨轨道上利用轮式移动装置搭载扫描仪，利用行程编码器对行走装置进行定位的盘煤方案，两方案均能实现对料场的实时盘点，自动化程度较高，其不足之处在于两方案均采用双轨轨道，因此对轨道安装的要求高，同时受激光盘煤仪的扫描范围限制，在同一大型煤场中需多条轨道设备对煤场进行盘煤，因此不仅增加了盘煤的成本，又增加了编写盘煤软件系统的难度，另外上述两方案只适用于方形煤场，通用性不足。

其他移动式盘煤中，中国专利公告CN104071548A，发明创造的名称为“一种悬臂式斗轮堆取料机及其盘煤方法”，该申请案公开了通过将激光扫描仪安装在斗轮机悬臂上扫描获取煤场存煤量的方式，其不足之处在于斗轮机属于重型机械，开启时自身震颤对扫描数据有影响，同时斗轮机自身定位精度对激光扫描仪扫描的数据有影响，从而会大大增加盘煤的误差。除此之外，中国专利公告CN108596914A，发明创造的名称为“一种无人机盘煤方法”，本方案公开了一种无人机盘煤方法，可以对半封闭煤棚内的煤堆进行盘点，在采集煤堆的图像信息后，可自动对图像信息进行处理，建模，生成盘煤信息，其不足之处在于该方式需专业技术人员操作，使用维护成本高，同时受天气、现场环境因素影响大，另外，扫描仪安装在无人机上，其在飞行过程中的飞行高度稳定性无法保证，从而影响盘煤的精度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，包括架设于煤场钢结构顶棚的U字形单轨道，所述U字形单轨道上倒置设置有用于沿着轨道路线移动以对整个煤场进行盘煤的盘煤仪小车，所述盘煤仪小车上设有用于对整个煤场进行实际具体全覆盖扫描盘煤的盘煤仪装置。

进一步地，所述的U字形单轨道采用单轨工字钢铺设而成。

进一步地，所述的盘煤仪小车由驱动模块、无线充电及蓄电池模块和小车配电箱组成。

进一步地，所述的驱动模块包括带有编码器的电机以及与所述带有编码器的电机相连接的驱动轮，所述盘煤仪小车通过所述驱动轮卡位固定于所述U字形单轨道上，所述带有编码器的电机与所述无线充电及蓄电池模块相连接。

进一步地，所述的带有编码器的电机采用直流无刷电机。

进一步地，所述的编码器采用增量型编码器、绝对值型编码器、有轴型编码器或轴套型编码器。

进一步地，所述的小车配电箱内设有用于与主控室相通信连接的无线通讯模块。

进一步地，所述的盘煤仪装置由激光扫描仪、热成像仪和摄像机组成，所述激光扫描仪、热成像仪和摄像机均与所述无线充电及蓄电池模块相连接。

进一步地，所述的激光扫描仪采用带全向云台的激光扫描仪，所述摄像机采用带全向云台的摄像机。

进一步地，该U形单轨移动式激光盘煤装置具有煤场全覆盖扫描工作模式，所述煤场全覆盖扫描工作模式具体包括：以所述U字形单轨道的一端为起点，另一端为终点，当所述盘煤仪小车从起点出发前往终点时，选择内圈扫描模式，即利用所述盘煤仪装置上的带全向云台的激光扫描仪云台转向内圈，扫描所述U字形单轨道覆盖内部的范围；当所述盘煤仪小车到达终点并再次返回起点时，选择外圈扫描模式，即利用所述盘煤仪装置上的带全向云台的激光扫描仪云台转向外圈扫描所述U字形单轨道覆盖外部的范围，至此所述盘煤仪小车以经过所述U字形单轨道整个起点与终点的一个来回实现对煤场的全覆盖扫描。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用U形单轨道加带全向云台激光扫描仪，在盘煤扫描时，通过选择内圈扫描和外圈扫描两种不同的模式，可以在小车行走一个来回的过程中，将U形轨覆盖的内部和外部场地全部扫描，不仅激光盘煤仪不再受到煤场条件限制，同时U形单轨道还可以根据封闭煤场实际大小与扫描范围分段铺设，节省了轨道成本、减小了安装难度，也有利于根据各料场的大小情况对轨道的长度进行调整，实现煤场全覆盖盘煤扫描，增强了盘煤装置的通用性；

2、采用倒装安装方式，能够增大扫描仪的扫描视野，降低了扫描仪扫描范围的要求，减少了激光扫描仪的采购成本；

3、在盘煤仪小车上安装了热成像仪及带全向云台的摄像机，在日常盘煤和使用过程中，既可以实时监测U形轨道覆盖范围内堆煤的自身温度，同时可以通过全向摄像头观察煤场范围内的实时动态。

4、通过直流无刷电机上带有的编码器以及RFID读卡器相互配合，互相校验，大大稳定了盘煤装置自主反馈定位，不仅简化了控制系统的难度，同时确保了盘煤小车的位置准确度；

5、采用单轨工字钢铺设，不仅增加了盘煤轨道的强度，还能有效减少对封闭煤场顶棚钢结构的影响，同时可以降低轨道铺设和检修的难度。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构示意图；

图2为本发明装置运行环境封闭煤场中的U字形单轨道的平面示意图；

图中，1为U字形单轨道，2为驱动模块，3为驱动轮，4为带有编码器的电机，5为小车配电箱，6为激光扫描仪，7为摄像机，8为热成像仪，9为无线充电及蓄电池模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

具体实施例

1、装置结构：

本发明一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，是由盘煤仪装置、盘煤仪小车、U字形单轨道1三大部分组成。

盘煤仪装置主要由带全向云台激光扫描仪6、热成像仪8、带全向云台摄像机7三部分组成，通过螺栓固定，将三者倒置安装在盘煤仪小车上；

盘煤仪小车由驱动模块2、无线充电及蓄电池模块9、小车配电箱5三部分组成，其中驱动模块2包含带有编码器的电机4、驱动轮3。小车配电箱5内包含无线通讯模块。无线充电及蓄电池模块9给予带全向云台激光扫描仪6、热成像仪8、带全向云台摄像机7、带有编码器的电机4工作电源；U字形单轨道1采用工字钢U形单轨道，可以根据封闭煤场的实际大小与扫描范围分段铺设，实现煤场全覆盖扫描盘煤。

本实施例中，带有编码器的电机4采用直流无刷电机，编码器采用增量型编码器、绝对值型编码器、有轴型编码器或轴套型编码器。

2、工作原理：

一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，操作人员在主控室对发布盘煤命令，通过无线通讯装置，使盘煤小车接收到指令，自动从起点出发，沿着U形单轨的轨道移动，通过激光扫描仪对每个煤场进行盘煤工作。

在封闭煤场两跨顶部分别安装一条直轨，然后在煤场尽头处用一条弯轨将两条直轨连接，形成U形轨道，作为盘煤仪小车行驶轨道。小车轨道采用16#工字钢，轨道安装于干煤棚顶部人员易于接近的马道位置，可以根据封闭煤场的实际大小与扫描范围分段铺设，实现煤场全覆盖扫描盘煤。

带全向云台激光扫描仪倒置安装在盘煤小车上，系统提供两个盘煤扫描模式：内圈扫描与外圈扫描。当盘煤小车从起点前往终点时，可以选择内圈扫描模式，扫描仪云台转向内圈，扫描U形轨覆盖内部的范围；当盘煤小车从终点返回起点时，可以选择外圈扫描模式。扫描仪云台转向外圈，扫描U形轨覆盖的外部范围。小车行驶一个来回实现对煤场的全覆盖扫描。

激光扫描仪、热成像仪倒置安装在盘煤小车上。小车通过直流无刷电机带动驱动轮行走，无线控制，控制方式为无线网络程控和就地遥控两种。小车自带的蓄电池可保证小车在轨道上持续行走，根据蓄电池大小可以估算其续航距离，且低电量(低于25％和15％)时向程控室报警。同时小车上安装的无线充电装置，当低电量报警后会自行返回初始位置充电。

盘煤仪小车拥有二种行走模式。一种是快速行走，行走速度为3m/s，可以短时间内知道当前堆型与温度基本信息。一种是慢速行走，行走速度为0.15m/s，用于精准盘存与点温度监测。

热成像仪倒置安装在盘煤小车上，与左侧摄像机拍摄到的画面进行对比，在小车移动过程中，可以精确掌握煤场中存煤的温度情况。

小车前端安装的带全向云台的摄像机，可以360度旋转，能够清晰地观察到煤场中存煤情况、斗轮机周边设备运行情况等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，其特征在于，包括架设于煤场钢结构顶棚的U字形单轨道(1)，所述U字形单轨道(1)上倒置设置有用于沿着轨道路线移动以对整个煤场进行盘煤的盘煤仪小车，所述盘煤仪小车上设有用于对整个煤场进行实际具体全覆盖扫描盘煤的盘煤仪装置。

2.根据权利要求1所述的一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，其特征在于，所述的U字形单轨道(1)采用单轨工字钢铺设而成。

3.根据权利要求1所述的一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，其特征在于，所述的盘煤仪小车由驱动模块(2)、无线充电及蓄电池模块(9)和小车配电箱(5)组成。

4.根据权利要求3所述的一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，其特征在于，所述的驱动模块(2)包括带有编码器的电机(4)以及与所述带有编码器的电机(4)相连接的驱动轮(3)，所述盘煤仪小车通过所述驱动轮(3)卡位固定于所述U字形单轨道(1)上，所述带有编码器的电机(4)与所述无线充电及蓄电池模块(9)相连接。

5.根据权利要求4所述的一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，其特征在于，所述的带有编码器的电机(4)采用直流无刷电机。

6.根据权利要求4所述的一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，其特征在于，所述的编码器采用增量型编码器、绝对值型编码器、有轴型编码器或轴套型编码器。

7.根据权利要求3所述的一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，其特征在于，所述的小车配电箱(5)内设有用于与主控室相通信连接的无线通讯模块。

8.根据权利要求4所述的一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，其特征在于，所述的盘煤仪装置由激光扫描仪(6)、热成像仪(8)和摄像机(7)组成，所述激光扫描仪(6)、热成像仪(8)和摄像机(7)均与所述无线充电及蓄电池模块(9)相连接。

9.根据权利要求8所述的一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，其特征在于，所述的激光扫描仪(6)采用带全向云台的激光扫描仪，所述摄像机(7)采用带全向云台的摄像机。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的一种封闭煤场U形单轨移动式激光盘煤装置，其特征在于，该U形单轨移动式激光盘煤装置具有煤场全覆盖扫描工作模式，所述煤场全覆盖扫描工作模式具体包括：以所述U字形单轨道(1)的一端为起点，另一端为终点，当所述盘煤仪小车从起点出发前往终点时，选择内圈扫描模式，即利用所述盘煤仪装置上的带全向云台的激光扫描仪(6)云台转向内圈，扫描所述U字形单轨道(1)覆盖内部的范围；当所述盘煤仪小车到达终点并再次返回起点时，选择外圈扫描模式，即利用所述盘煤仪装置上的带全向云台的激光扫描仪(6)云台转向外圈扫描所述U字形单轨道覆盖外部的范围，至此所述盘煤仪小车以经过所述U字形单轨道(1)整个起点与终点的一个来回实现对煤场的全覆盖扫描。

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