CN112378697A - 焦煤智能取样系统 - Google Patents

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CN112378697A CN202011238639.5A CN202011238639A CN112378697A CN 112378697 A CN112378697 A CN 112378697A CN 202011238639 A CN202011238639 A CN 202011238639A CN 112378697 A CN112378697 A CN 112378697A
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Abstract

本发明涉及一种焦煤智能取样系统，包括：车牌识别单元用于对进入引导区域的运煤车的车牌进行识别；视觉定位单元用于对进入引导区域并停稳后的运煤车进行扫描定位测量车厢尺寸得到取样点位置坐标；机器人采样单元设有取样器，机器人采样单元基于取样点位置坐标，使取样器运动至目标取样点进行取样，并通过取样器中的螺旋取样机构送至和机器人采样单元相衔接的样品混合传输单元；样品混合传输单元基于预设混合次序将取样点焦煤进行混合封装至样本袋中，并对样本袋编码后通过输送带传送至实验室；主控单元用于基于运煤车的车牌号生成运煤车的唯一标识，并将唯一标识和样本袋编码相关联。实现了取样的自动化，一次性解决了这类工厂的人为因素风险。

Description

焦煤智能取样系统
技术领域
本发明属于焦煤检测技术领域，具体涉及一种焦煤智能取样系统。
背景技术
在焦化企业中，煤是重要的原料，而原料煤进场的检化验是必不可少的环节，是产品质量控制和生产成本核算的重要依据，这就要求原料煤的取样必须真实，均匀，具有代表性。目前现有的取样方案主要有两类：人工取样和机器取样。
人工取样采用原料煤运输到场后，一般由两名以上的取样员，携带取样工具按照取样规程进行取样，这种方法的缺点主要有：
取样人员存在安全隐患，为了取得具有代表性的样品，取样员大多需要在样品堆中(煤堆中)进行上中下，左中右分别取样，也就是要与卸煤作业交叉作业，很容易造成安全事故；
劳动强度大，为了取样具备代表性，一般采取采样点多，采样量大的方法，将大量的煤样取回混合分样的方法，有的样品多达上百公斤，取样员劳动强度大；
存在人为主观和客观因素的影响，如取样员操作经验，技术高低以及个人廉洁问题，只要在取样时稍有不当就会造成偏差；
存在人为操作化验数据造假风险，一般化验报告都是原料结算费用的依据，取样员与化验员和运输人员都要接触，化验员与运输人员本该信息隔离，可由于取样员的存在，有可能出现信息泄露给企业带来损失。
为了解决人工取样的缺点，有不少企业采用了机器取样方案，目前机器取样有二种方案，自动取样车和自动取样机。
取样车，就是在小型车辆上装有一台类似小型挖机一样的液压抓斗，人工操作液压抓斗将煤样从煤堆挖出，倒入随车混样器，再人工分样装袋送到化验室；
自动取样机主要是针对煤的连续输送工艺(皮带，螺旋，管道、链板)，在输送设备的某个点上开一个叉口，采用人工或机械的方法，在叉口处把样品取出。
这二种方法基本上都只是通过机械的使用，来规避了人工取样危险性高，人工劳动强度大的缺点，但仍然需要操作人员到达现场指挥操作，人为操作因素，数据造假因素等问题依然存在。
发明内容
为了解决现有技术存在的人工操作劳动强度大、数据造假因素等问题依然存在问题，本发明提供了一种焦煤智能取样系统，其具有自动化取样节省人工、有效避免数据造假等特点。
根据本发明的具体实施方式的一种焦煤智能取样系统，包括：车牌识别单元、视觉定位单元、机器人取样单元、样品混合传输单元以及主控单元；
所述车牌识别单元用于对进入引导区域的运煤车的车牌进行识别；
所述视觉定位单元用于对进入引导区域并停稳后的所述运煤车进行扫描定位测量车厢尺寸得到取样点位置坐标；
所述机器人采样单元设有取样器，所述机器人采样单元基于所述取样点位置坐标，使所述取样器运动至目标取样点进行取样，并通过所述取样器中的螺旋取样机构送至和所述机器人采样单元相衔接的所述样品混合传输单元；
所述样品混合传输单元基于预设混合次序将取样点焦煤进行混合封装至样本袋中，并对所述样本袋编码后通过输送带传送至实验室；
所述主控单元用于基于所述运煤车的车牌号生成所述运煤车的唯一标识，并将所述唯一标识和所述样本袋编码相关联。
进一步地，所述车牌识别单元包括：道闸和车牌识别摄像机，所述道闸设置于引导区域的起始端，所述车牌识别摄像机和所述道闸连接，在获取到所述运煤车的车牌信息后打开道闸挡板使所述运煤车进入引导区域。
进一步地，所述车牌识别单元还包括身份识别模块，所述身份识别模块用于获取所述运煤车驾驶员的身份信息，所述主控单元还用于将所述身份信息和所述唯一标识相关联。
进一步地，所述视觉定位单元由设置于引导区域两端的视觉摄像机构成，用于对所述运煤车进行扫描定位测量车厢尺寸得到取样点位置坐标。
进一步地，所述机器人采样单元包括六轴机器人和螺旋取样器，所述六轴机器人沿与所述运煤车相平行设置的导轨运动，所述六轴机器人的活动端连接所述螺旋取样器，并基于所述取样点位置坐标，使所述螺旋取样器运动至目标取样点进行取样，并通过所述螺旋取样器中的螺旋取样机构送至和所述机器人采样单元相衔接的所述样品混合传输单元。
进一步地，所述样品混合传输单元包括混样器和输送机，所述混样器基于所述预设混合次序对所述六轴机器人送入的焦煤进行混合，并将混合后的样品装入样品袋对所述样品袋上的编码进行扫描和所述唯一标识相关联；
所述输送机用于将所述样品袋通过和实验室连接的输送带输送至实验室。
进一步地，所述所述混样器基于所述预设混合次序对所述六轴机器人送入的焦煤进行混合包括：
对进入所述混样器的第一次样品混合后导入废样桶，对第二次样品以及以后的样品进行混合，并将混合后的样品装入所述样品袋。
进一步地，所述身份识别模块包括人脸识别和指纹识别装置，用于获取驾驶员的相应的身份信息。
进一步地，所述视觉定位单元还可由设置于引导区域两端的激光扫描器构成，用于对所述运煤车进行扫描定位测量车厢尺寸得到取样点位置坐标。
进一步地，所述唯一标识为包含车牌号的二维码。
本发明的有益效果为：在驾驶员驾驶满载焦煤的车辆进入机器视觉识别的引导区域，通过车牌识别单元对进入引导区域的运煤车的车牌进行识别，对车辆进行确认；然后视觉定位单元用于对进入引导区域并停稳后的运煤车进行扫描定位测量车厢尺寸得到取样点位置坐标；机器人采样单元设有取样器，机器人采样单元基于取样点位置坐标，使取样器运动至目标取样点进行取样，并通过取样器中的螺旋取样机构送至和机器人采样单元相衔接的样品混合传输单元；样品混合传输单元基于预设混合次序将取样点焦煤进行混合封装至样本袋中，并对样本袋编码后通过输送带传送至实验室；主控单元用于基于运煤车的车牌号生成运煤车的唯一标识，并将唯一标识和所述样本袋编码相关联，完成整个取样过程，不仅实现了取样的自动化，节省了人工，而且通过唯一标识和样品袋相关联使得人为的造假与人为的勾连不可能实现，一次性解决了这类工厂的人为因素风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例提供的焦煤智能取样系统的平面布置图；
图2是根据一示例性实施例提供的焦煤智能取样系统的原理图；
图3是根据一示例性实施例提供的焦煤智能取样系统的侧视图；
图4是根据一示例性实施例提供的焦煤智能取样系统的另一侧视图；
图5是根据一示例性实施例提供的机器人取样单元的第一部分放大图；
图6是根据一示例性实施例提供的机器人取样单元的第二部分放大图；
图7是根据一示例性实施例提供的机器人取样单元的第三部分放大图。
附图标记
1-控制室；2-控制柜；3-输送机；4-混样器；5-六轴机器人；6-螺旋取样器；7-运煤车；8-道闸；9-车牌识别单元；10-视觉定位单元；11-路沿石；12-导轨；13-第一连接部；14-第二连接部。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参照图1至图4所示，本发明的实施例一种焦煤智能取样系统，包括：车牌识别单元9、视觉定位单元10、机器人取样单元、样品混合传输单元以及主控单元；其中主控单元和样品混合传输单元的传输部分可设置于引导区域旁边的控制室1内，主控单元还可进一步的设置于控制室1内的控制柜2中。
在引导运煤车辆进入引导区域前，设置在引导区域前方的车牌识别单元9首先对进入引导区域的运煤车7的车牌进行识别，并将识别的车牌号发送至控制柜2中的主控单元；
接着设置在路沿石11上的视觉定位单元会对进入引导区域并停稳后的运煤车7进行扫描定位测量车厢尺寸得到取样点位置坐标；
设置在运煤车7一侧的机器人采样单元设有取样器，机器人采样单元基于视觉定位单元(对车厢的长宽高进行测定)所测定的取样点位置坐标，使取样器运动至目标取样点进行取样，并通过取样器中的螺旋取样机构送至和机器人采样单元相衔接的样品混合传输单元；由机器人带动取样器进行取样动作。通过视觉定位单元10对整车扫描，规避了以往通过人工视觉取样而造成的位置偏差等不可避免的误差；同样的，通过机器人取样，能够大大节约人工成本。
样品混合传输单元基于预设混合次序将取样点焦煤进行混合封装至样本袋中，并对样本袋编码后通过输送带传送至实验室；
主控单元用于基于运煤车7的车牌号生成运煤车7的唯一标识，并将唯一标识和样本袋编码相关联。整个过程不需要再加入其余人工，起到减员并且规避了人员廉洁的风险，同样为未来的无人驾驶系统搭建了平台，一旦无人驾驶投入使用，将可以与本套设备无缝连接。化验员可以随机使用其中一份样品进行化验。此步操作通过唯一标识实现，使得人为的造假与人为的勾连不可能实现，一次性解决了这类工厂的人为因素风险。
作为上述实施例可行的实现方式，在具体运用时第一进入样品混合传输单元的取样品在完成混合后要导入废样桶内，这样可以清除上一次采样时的残留，保证取样的准确。
在本发明的一些具体实施例中，车牌识别单元包括：道闸8和车牌识别摄像机，道闸8设置于引导区域的起始端，车牌识别摄像机和道闸8连接，在获取到运煤车的车牌信息后打开道闸挡板使运煤车进入引导区域。
具体的，道闸8的数量为两个，分别设置在引导区域的两端限定出运煤车7停放的区域，在运煤车7进入引导区域前由车牌识别摄像机抓取运煤车7的车牌，识别出相应的车牌号，然后打开前端的道闸8使运煤车进入采样区域内，在采样完成后，打开运煤车7前方的道闸8使运煤车行驶出采样的区域进入下一处理环节。
同时在车牌识别单元还包括身份识别模块，身份识别模块用于获取运煤车驾驶员的身份信息，主控单元还用于将身份信息和所述唯一标识相关联。
其中，身份识别模块包括人脸识别和指纹识别装置，用于获取驾驶员的相应的身份信息。在等待驾驶员停稳歇火确认后，身份识别模块对驾驶员进行人脸或指纹识别(如果需要)确认，主控单元会自动随机生成一个唯一标识由驾驶员取走，同时将驾驶员的身份信息和唯一标识相关联。驾驶员凭唯一标识进行后续操作，不需要再加入其余人工，起到减员并且规避了人员廉洁的风险。
视觉定位单元10由设置于引导区域两端的视觉摄像机构成，用于对运煤车进行扫描定位测量车厢尺寸得到取样点位置坐标。
在具体运用时可在采样区域的路沿石11的两端分别设置两个视觉摄像机以获取运煤车车厢的数据信息包括车厢的长宽高等数据，然后根据事先设定的采样点的位置计算出车厢上取样点的位置坐标，再由机器人采用单元根据计算出的取样点的位置坐标，将取样器运动至取样点的位置坐标处进行取样。
机器人采样单元包括六轴机器人5和螺旋取样器6，六轴机器人5沿与运煤车7相平行设置的导轨运动，六轴机器人5的活动端连接螺旋取样器6，并基于取样点位置坐标，使螺旋取样器6运动至目标取样点进行取样，并通过螺旋取样器6中的螺旋取样机构送至和机器人采样单元相衔接的样品混合传输单元。
带有底座的六轴机器人5设置在和车厢相平行的导轨12上，六轴机器人5可在底座上进行旋转运动，两个连接臂可分别进行旋转的运动，实现带动取样器可运动到车厢上方的任意位置。螺旋取样器6中设有竖直的螺旋输送装置，可在取样点的上方进行掘进，一直深入取样点的内部对取样点的焦煤进行采集，并通过和内置于连接臂中的传送装置，传送至和六轴机器人的样品出口相衔接的样品混合传输单元的入口处，对样品进行混合。
参照图5至图7所示的六轴机器人和螺旋取样器的局部的放大图可知，第一连接部13和导轨上的底座可以进行水平方向的旋转，第一机器臂通过第一连接部13和底座连接可实现在竖直方向的旋转，第一机器臂通过第二连接部14和第二机器臂实现竖直方向的旋转连接，从而实现了螺旋取样器6的六轴运动的调节，实现了在任意方向的移动，保证能够能够精准达到取样点。
在正常工作时，处于等待状态的机器人收到主控系统发出的定位指令，先由螺旋取样器运行初步位置，再由六轴机器人带动取样器开始第一次取样(预取样，取样流程根据工艺要求编程)，机器人将取好的样品倒入混样器，回位等待；机器人收到再次取样指令后开始正式取样循环，直到取样完成。可以增加混合并倒入废样桶这一工序，人工操作会增加人员的劳动强度，因此很多工厂都省略了这一工序，而通过机器人增加的这道倒样的工序，可以大幅度提升样品纯度的精确性，且使得整个工艺更加的合理。
样品混合传输单元包括混样器和输送机，混样器基于预设混合次序对六轴机器人送入的焦煤进行混合，并将混合后的样品装入样品袋对样品袋上的编码进行扫描和唯一标识相关联；输送机用于将样品袋通过和实验室连接的输送带输送至实验室。
倒入混样器的第一次样品完成混合后倒入废样桶(目的是清除上一次取样残留)，混样器等待第二，第三...次样品倒入后开始混合，最后按重量分A、B两次装入样袋，同时对样品袋上的编码进行扫描，有相应的扫描器识别样品袋上的编码存储主控单元，主控单元将相应的编码和唯一标识相关联。这样在输送机将样品传输到化验室，化验员可以随机使用其中一份样品进行化验，另一袋为备用样按照规程处理。此步操作通过样品袋编码实现，使得人为的造假与人为的勾连不可能实现，一次性解决了这类工厂的人为因素风险。
在具体实现过程中，唯一标识可采用为包含车牌号的二维码，这样通过扫描二维码或相应编码的的形式即可获得相对应的信息，当然还可采用条形码等具有身份识别功能的编码进行识别，本发明在此不做限制。
再有视觉定位单元还可由设置于引导区域两端的激光扫描器构成，用于对运煤车进行扫描定位测量车厢尺寸得到取样点位置坐标。还可采用仪表距离测量方法等进行取样坐标的确定，本发明在此不做限制。主控单元可采用智能(AI)控制系统，控制系统内集成了车牌识别，机器人控制，视觉定位，智能算法(AI)等软件，经过一段时间运行系统会越来越“聪明”取样操作。
本发明上述实施例所提供的焦煤智能取样系统，通过视觉识别车牌，进行车辆确认，并生成一个二维码，然后视觉测量开始对整车进行数据测量，并录入终端，计算出需要取样的坐标，进行取样过程，取样过程全部由机器人进行，先进行第一次取样，混合后将第一次取得的样品倒入废样桶，此过程为清洗除上次取样剩余的杂质过程，然后开始正式取样，混样，并分装为A、B两袋(袋上含有生成的二维码，包含送检车辆编号，与送检时间的信息)，送入传送带，然后通过输送机送入样品化验室，完成整个取样过程。节省人工操作大幅度提升样品纯度的精确性，且使得整个工艺更加的合理；化验员可以随机使用其中一份样品进行化验，另一袋为备用样按照规程处理。此步操作通过扫描二维码实现，使得人为的造假与人为的勾连不可能实现，一次性解决了这类工厂的人为因素风险，切实有效的实现了全过程无人化。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
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，可轻易想到变化或替换，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种焦煤智能取样系统，其特征在于，包括：车牌识别单元、视觉定位单元、机器人取样单元、样品混合传输单元以及主控单元；
所述车牌识别单元用于对进入引导区域的运煤车的车牌进行识别；
所述视觉定位单元用于对进入引导区域并停稳后的所述运煤车进行扫描定位测量车厢尺寸得到取样点位置坐标；
所述机器人采样单元设有取样器，所述机器人采样单元基于所述取样点位置坐标，使所述取样器运动至目标取样点进行取样，并通过所述取样器中的螺旋取样机构送至和所述机器人采样单元相衔接的所述样品混合传输单元；
所述样品混合传输单元基于预设混合次序将取样点焦煤进行混合封装至样本袋中，并对所述样本袋编码后通过输送带传送至实验室；
所述主控单元用于基于所述运煤车的车牌号生成所述运煤车的唯一标识，并将所述唯一标识和所述样本袋编码相关联。
2.根据权利要求1所述的焦煤智能取样系统，其特征在于，所述车牌识别单元包括：道闸和车牌识别摄像机，所述道闸设置于引导区域的起始端，所述车牌识别摄像机和所述道闸连接，在获取到所述运煤车的车牌信息后打开道闸挡板使所述运煤车进入引导区域。
3.根据权利要求2所述的焦煤智能取样系统，其特征在于，所述车牌识别单元还包括身份识别模块，所述身份识别模块用于获取所述运煤车驾驶员的身份信息，所述主控单元还用于将所述身份信息和所述唯一标识相关联。
4.根据权利要求1所述的焦煤智能取样系统，其特征在于，所述视觉定位单元由设置于引导区域两端的视觉摄像机构成，用于对所述运煤车进行扫描定位测量车厢尺寸得到取样点位置坐标。
5.根据权利要求1所述的焦煤智能取样系统，其特征在于，所述机器人采样单元包括六轴机器人和螺旋取样器，所述六轴机器人沿与所述运煤车相平行设置的导轨运动，所述六轴机器人的活动端连接所述螺旋取样器，并基于所述取样点位置坐标，使所述螺旋取样器运动至目标取样点进行取样，并通过所述螺旋取样器中的螺旋取样机构送至和所述机器人采样单元相衔接的所述样品混合传输单元。
6.根据权利要求5所述的焦煤智能取样系统，其特征在于，所述样品混合传输单元包括混样器和输送机，所述混样器基于所述预设混合次序对所述六轴机器人送入的焦煤进行混合，并将混合后的样品装入样品袋对所述样品袋上的编码进行扫描和所述唯一标识相关联；
所述输送机用于将所述样品袋通过和实验室连接的输送带输送至实验室。
7.根据权利要求6所述的焦煤智能取样系统，其特征在于，所述所述混样器基于所述预设混合次序对所述六轴机器人送入的焦煤进行混合包括：
对进入所述混样器的第一次样品混合后导入废样桶，对第二次样品以及以后的样品进行混合，并将混合后的样品装入所述样品袋。
8.根据权利要求3所述的焦煤智能取样系统，其特征在于，所述身份识别模块包括人脸识别和指纹识别装置，用于获取驾驶员的相应的身份信息。
9.根据权利要求4所述的焦煤智能取样系统，其特征在于，所述视觉定位单元还可由设置于引导区域两端的激光扫描器构成，用于对所述运煤车进行扫描定位测量车厢尺寸得到取样点位置坐标。
10.根据权利要求1至9任一项所述的焦煤智能取样系统，其特征在于，所述唯一标识为包含车牌号的二维码。
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