CN112937507A - 一种翻斗式矿车结底智能清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翻斗式矿车结底智能清理装置。该装置包括：结底厚度测量模块、高压喷水模块和控制模块。结底厚度测量模块，包括测距装置和数据处理单元，测距装置用于测量测距装置与翻斗式矿车翻斗内部待清洗区域的距离，数据处理单元用于根据测距装置与待清洗区域之间的标准距离以及测距装置的测量距离计算待清洗区域的结底厚度，并基于图像技术对待清洗区域的位置进行识别，其中，标准距离为待清洗区域无结底时测距装置与待清洗区域之间的距离。控制模块根据待清洗区域的位置和结底厚底，调整高压喷水模块的喷水位置和喷水力度，实现了对矿车结底的智能清理。

Description

一种翻斗式矿车结底智能清理装置

技术领域

本发明涉及矿车结底清理领域，特别是涉及一种翻斗式矿车结底智能清理装置。

背景技术

目前翻斗式矿车在矿石运输及倒矿过程中，普遍存在着原矿粘结结底且需要及时清理的问题，据统计，结底可使矿车的有效容积减少10-15％，有的甚至减少30-50％；目前矿车结底清理普遍采用人工清车的方式，但是人工清理矿车结底的方式存在以下问题：

人工清理效率极慢，影响矿企业的生产效率；人工清理方式容易使得工人身体疲劳，导致矿石结底清理不干净，还有部分残留未清除；配置大量矿石结底清理工人，增加了企业生产成本；工人在井下放矿点附近工作，安全风险大，工作环境差，劳动强度大。

现有的矿车结底清理技术主要有以下三种：

1、电渗透清车技术：

电渗透的基本原理是将矿车和另一个活动极板分别作为阴阳级，利用离子的定向移动使得结底与矿车壁相脱离，实现清车目的。

2、化学清车法：

化学清车法主要是通过在矿车内壁喷洒一些化学试剂，如用工业废液和某些化学物质混合制成的乳液，以减小结底与车壁的黏附程度，达到清车的目的。

3、振动清车法：

振动清车法的基本原理是通过外力作用使矿车壁产生弹性形变范围内的微小振动，使结底被破坏而实现清车。

现有的矿车结底清理技术主要存在以下缺陷：

1、电渗透清车技术使用的电压较高，容易产生安全事故。且消耗功率较大，使得清底的成本较高。

2、化学清车法对矿车腐蚀性过强，容易损坏矿车。且需使用大量化学用品，成本较高。

3、振动清车法由于对矿车进行振动打击，会对矿车产生一定程度的损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种翻斗式矿车结底智能清理装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种翻斗式矿车结底智能清理装置，包括：结底厚度测量模块、高压喷水模块和控制模块；

所述结底厚度测量模块，包括测距装置和数据处理单元，所述测距装置用于测量所述测距装置与翻斗式矿车翻斗内部待清洗区域的距离，所述数据处理单元用于根据所述测距装置与所述待清洗区域之间的标准距离以及所述测距装置的测量距离计算所述待清洗区域的结底厚度；所述标准距离为所述待清洗区域无结底时所述测距装置与所述待清洗区域之间的距离；

所述控制模块被配置为根据所述待清洗区域结底的厚度控制所述高压喷水模块的喷水力度。

可选的，所述测距装置为深度相机，所述深度相机安装于翻斗式矿车一侧的上方，并在翻斗侧翻时对翻斗内部底面进行图像采集；所述数据处理单元根据所述深度相机采集的图像确定待清洗区域的位置以及结底厚度。

可选的，所述测距装置为激光传感器，所述激光传感器安装于所述高压水枪的喷嘴上；所述翻斗式矿车结底智能清理装置还包括采集翻斗侧翻时翻斗内部底面图像的相机；所述数据处理单元根据所述相机采集的图像确定待清洗区域的位置以及根据激光传感器采集的距离信息计算所述待清洗位置的结底厚度。

可选的，所述高压喷水模块包括高压水枪和高压水枪位置调整机构，所述控制模块还被配置为：根据所述待清洗区域的位置控制所述高压水枪位置调整机构移动所述高压水枪，以使所述高压水枪喷嘴对准待清洗区域。

可选的，所述高压水枪位置调整机构包括水枪移动轨道和水枪移动驱动机构，所述水枪移动驱动机构根据所述控制模块的指示驱动所述高压水枪沿所述水枪移动轨道移动。

可选的，所述翻斗式矿车结底智能清理装置还包括矿车轨道，翻斗式矿车沿所述矿车轨道运动，所述结底厚度测量模块和所述高压喷水模块均位于所述矿车轨道的一侧。

可选的，所述控制模块包括PLC控制台。

可选的，在计算待清洗区域的结底厚度之前，还包括：

将所述深度相机采集到的深度信息由深度图像坐标系转换到深度相机坐标系；所述深度图像坐标系是以深度图像的原点作为坐标系原点的坐标系，所述深度相机坐标系是以获取深度信息的摄像头为坐标原点的坐标系。

可选的，在计算待清洗区域的结底厚度之前，还包括：

对所述深度相机采集到的深度信息进行去噪处理。

可选的，在计算待清洗区域的结底厚度之前，还包括：

从所述深度相机采集到的深度信息中分割出翻斗内侧的深度信息。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的翻斗式矿车结底智能清理装置，通过结底厚度测量模块对翻斗式矿车的结底厚度进行识别，并根据结底的厚底，调整高压水枪的喷水力度，实现了翻斗式矿车结底的智能清理。

另外，本发明提供的翻斗式矿车结底智能清理装置还基于图像技术对待清洗区域的位置进行识别，并基于识别出的位置控制高压水枪运动到该待清洗区域，进一步实现了翻斗式矿车结底的智能清理。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的翻斗式矿车结底智能清理装置的结构示意图；

图2为本发明示例中翻斗式矿车结底智能清理装置的结构示意图。

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。

本发明的目的是提供一种翻斗式矿车结底智能清理装置。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1和图2，一种基于图像识别技术的翻斗式矿车结底智能清理装置，该装置包括：结底厚度测量模块1、高压喷水模块2和控制模块3。其中，结底厚度测量模块1包括测距装置11和数据处理单元12，测距装置11用于测量其与翻斗式矿车翻斗内结底的距离，数据处理单元12将测距装置11与待清洗区域之间的标准距离减去测距装置11的测量距离便可得到待清洗区域的结底厚度。控制模块3根据待清洗区域的结底厚度控制高压喷水模块2的喷水力度。

在本实施例中，标准距离为待清洗区域无结底时测距装置11与所述待清洗区域之间的距离，此标准距离为预先存储的数值。控制模块3根据待清洗区域的结底厚度控制高压喷水模块2以合适的冲水力度对待清洗区域冲水清洗，对矿石结底高效清理的同时，避免了对矿车的损伤。其中，控制模块3可以包括PLC控制台8。

作为本实施例的一种实施方式，高压喷水模块2可以包括高压水枪4和高压水枪位置调整机构6。其中，高压水枪位置调整机构6可以包括水枪移动轨道和水枪移动驱动机构。

优选的，测距装置11可以为深度相机5，深度相机5安装于翻斗式矿车一侧的上方，并在翻斗侧翻时对翻斗内部底面进行图像采集。数据处理单元12根据深度相机5采集的图像确定待清洗区域的位置以及结底厚度，该数据处理单元12可以是深度相机5自带的处理芯片，也可以是额外添加的处理芯片。在确定待清洗区域的位置和结底厚度之后，控制模块3通过控制高压水枪位置调整机构6移动高压水枪4，以使高压水枪4喷嘴对准待清洗区域，并控制高压水枪4以合适的力度对待清洗区域进行冲洗，实现了对高压水枪4位置和力度两方面的智能调整，与人工清理相比，提高了清理效率。

优选的，在计算待清洗表面的结底厚度之前，还需要进行相机坐标变换、图像预处理以及图像分割。

相机坐标变换：为了方便图像数据处理，相机软件部分构造了两个坐标系来简化数据的处理复杂度，一个坐标系是是深度图像坐标系，该坐标系是以深度图像的原点作为坐标系原点的，另一个坐标系是深度相机坐标系，是以获取深度信息的摄像头为坐标原点的。通过坐标变换，便可实现两个坐标系之间的数据计算。

图像预处理：深度传感器(深度相机)对目标的深度测量是由镭射光衍射的散斑计算获得深度。而当在某些非粗糙表面、遮挡、物体轮廓边缘、阴影处或强光处未发生衍射时，设备无匹配，该区域测量为空，返回测量深度值为0或者错误值，即所谓的“黑洞噪声”。通过预处理实现对原始数据的筛选或者补偿。

图像分割：深度相机在拍摄时不仅会拍到矿车，也会拍到周围的一些背景，为了减少后续的数据处理量，我们只需要获取半圆通矿斗对应区域的深度信息，而实际拍摄的会有矿斗周边环境的深度信息，因此要将矿斗从周边环境中分割出来，提取对应的深度信息，减少了数据量，也排除了其他干扰。

在本实施例中，为实现多辆翻斗式矿车的连续清洗，还可以设置矿车轨道7，翻斗式矿车沿矿车轨道7运动，结底厚度测量模块1和高压喷水模块2均位于所述矿车轨道7的一侧。当有矿车从深度相机5下面经过并停下时，深度相机5实时拍摄矿斗表面图像，获取矿斗表面的深度信息和待清洗区域的位置，对数据进行处理后，作为PLC控制系统的输入，通过PLC流程控制后，高压水枪4能够自行调整自己的位置、力度，对矿石结底进行高效清理。

下面以一具体示例对本实施例进行说明，参见图1，将深度相机5安置于矿车的左上方处，使得当翻斗式矿车转动半圆筒容器，高压水枪4清理矿石结底时，能够正好完全照射到半圆筒容器。深度相机5输出矿石结底的深度信息，将深度信息去噪均值化处理，得到该矿车结底到相机的距离，由于每个翻斗式矿车均是标准化的，相机到矿车底部的距离是一个标准值，因此，采用该标准值减去矿车结底到相机的距离，得到矿石结底的厚度，再依据该厚度以及RGB图像信息通过PLC控制器调整执行机构高压水枪4的相关参数，从而使得矿石结底被有效去除，整个控制过程为一个闭环控制。

作为本实施例的一种实施方式，测距装置11还可以是激光传感器，激光传感器安装于所述高压水枪4的喷嘴上。在此种情况下，翻斗式矿车结底智能清理装置还包括采集翻斗侧翻时翻斗内部底面图像的相机，数据处理单元12根据该相机采集的图像确定待清洗区域的位置，控制模块3通过控制高压水枪位置调整机构6将高压水枪4移动到待清洗区域，之后，由高压水枪4的喷嘴上的激光传感器测量激光传感器到待清洗区域的距离，由数据处理单元12根据根据激光传感器采集的距离信息以及预先存储的标准值计算待清洗位置的结底厚度，之后，控制模块3根据待清洗位置的结底厚度控制高压水枪4以合适的力度对待清洗区域进行冲洗。其中，激光传感器的数量可以为多个，通过对多个激光传感器的测量值滤波、取均值得到最终的测量值。

本发明提供的翻斗式矿车结底智能清理装置，通过对翻斗式矿车的结底厚度和位置进行识别，并根据结底的厚底和位置，调整高压水枪的喷水位置以及喷水力度，实现了翻斗式矿车结底的智能清理，提高了清理效率的同时，避免了对矿车的损伤。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种翻斗式矿车结底智能清理装置，其特征在于，包括：结底厚度测量模块、高压喷水模块和控制模块；

所述结底厚度测量模块，包括测距装置和数据处理单元，所述测距装置用于测量所述测距装置与翻斗式矿车翻斗内部待清洗区域的距离，所述数据处理单元用于根据所述测距装置与所述待清洗区域之间的标准距离以及所述测距装置的测量距离计算所述待清洗区域的结底厚度；所述标准距离为所述待清洗区域无结底时所述测距装置与所述待清洗区域之间的距离；

所述控制模块被配置为根据所述待清洗区域结底的厚度控制所述高压喷水模块的喷水力度。

2.根据权利要求1所述的翻斗式矿车结底智能清理装置，其特征在于，所述测距装置为深度相机，所述深度相机安装于翻斗式矿车一侧的上方，并在翻斗侧翻时对翻斗内部底面进行图像采集；所述数据处理单元根据所述深度相机采集的图像确定待清洗区域的位置以及结底厚度。

3.根据权利要求1所述的翻斗式矿车结底智能清理装置，其特征在于，所述测距装置为激光传感器，所述激光传感器安装于所述高压水枪的喷嘴上；所述翻斗式矿车结底智能清理装置还包括采集翻斗侧翻时翻斗内部底面图像的相机；所述数据处理单元根据所述相机采集的图像确定待清洗区域的位置以及根据激光传感器采集的距离信息计算所述待清洗位置的结底厚度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的翻斗式矿车结底智能清理装置，其特征在于，所述高压喷水模块包括高压水枪和高压水枪位置调整机构，所述控制模块还被配置为：根据所述待清洗区域的位置控制所述高压水枪位置调整机构移动所述高压水枪，以使所述高压水枪喷嘴对准待清洗区域。

5.根据权利要求4所述的翻斗式矿车结底智能清理装置，其特征在于，所述高压水枪位置调整机构包括水枪移动轨道和水枪移动驱动机构，所述水枪移动驱动机构根据所述控制模块的指示驱动所述高压水枪沿所述水枪移动轨道移动。

6.根据权利要求1-3任一项所述的翻斗式矿车结底智能清理装置，其特征在于，所述翻斗式矿车结底智能清理装置还包括矿车轨道，翻斗式矿车沿所述矿车轨道运动，所述结底厚度测量模块和所述高压喷水模块均位于所述矿车轨道的一侧。

7.根据权利要求1所述的翻斗式矿车结底智能清理装置，其特征在于，所述控制模块包括PLC控制台。

8.根据权利要求2所述的翻斗式矿车结底智能清理装置，其特征在于，在计算待清洗区域的结底厚度之前，还包括：

将所述深度相机采集到的深度信息由深度图像坐标系转换到深度相机坐标系；所述深度图像坐标系是以深度图像的原点作为坐标系原点的坐标系，所述深度相机坐标系是以获取深度信息的摄像头为坐标原点的坐标系。

9.根据权利要求2所述的翻斗式矿车结底智能清理装置，其特征在于，在计算待清洗区域的结底厚度之前，还包括：

对所述深度相机采集到的深度信息进行去噪处理。

10.根据权利要求2所述的翻斗式矿车结底智能清理装置，其特征在于，在计算待清洗区域的结底厚度之前，还包括：

从所述深度相机采集到的深度信息中分割出翻斗内侧的深度信息。

Images