CN113370866A - 一种基于图像检测的矿车自动装矿设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿车自动装矿技术领域，具体涉及一种基于图像检测的矿车自动装矿设备及方法，包括车体、货斗、支撑板和转动座，所述车体的上方设置有可转动的所述货斗，所述车体的两侧以及尾端还设置有用于探测矿车周围信息的检测摄像头一和检测摄像头二，所述货斗的两侧均设置有可沿水平方向往复移动的所述支撑板。本发明中，通过在货斗两侧设置可多角度调节以及移动的挖斗，该装置集装矿以及卸矿于一体，矿石的装填、运输以及卸载完全自动化，不需要其他设备加以配合，提高了无人矿车的运输效率，通过设置有检测摄像头一和检测摄像头二，使该装置能准确判断周围环境，避免做出危险的操作。

Description

一种基于图像检测的矿车自动装矿设备及方法

技术领域

本发明涉及矿车自动装矿技术领域，具体涉及一种基于图像检测的矿车自动装矿设备及方法。

背景技术

无人采矿以及运输是21世纪采矿技术发展的重要领域之一，目前无人矿山在国内的无人采矿技术仍处于的初期阶段，人们希望尽快研制开发适合我国的先进的无人采矿、运输系统及其设备,这可以提高我国采矿工艺的可靠性和安全性，使采矿行业能够适应激烈的国际竞争。

现有的无人矿车运输仅能实现矿车自采矿点移动至卸矿点，其无法完成矿石的自动装填，需要其他设备进行辅助装填，增加了运输矿石的步骤，降低了无人矿车的运输效率，而且无人矿车同其他设备之间的配合也需要多次调试，不能适应无人矿车自动装填这一发展理念，因此应该对其进行改进。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于图像检测的矿车自动装矿设备及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于图像检测的矿车自动装矿设备，包括车体、货斗、支撑板和转动座，所述车体的上方设置有可转动的所述货斗，所述车体的两侧以及尾端还设置有用于探测矿车周围信息的检测摄像头一和检测摄像头二，所述货斗的两侧均设置有可沿水平方向往复移动的所述支撑板，所述支撑板上还设置有可360°转动的所述转动座，所述转动座通过若干个机械臂转动连接有用于挖取矿石的挖斗。

进一步在于，所述车体的前端固连有数据集成中心，所述车体前端的顶面固连有两个镜像对称设置的液压缸，所述液压缸的端部与所述货斗转动连接，所述车体中部的两侧均固连有所述检测摄像头一，所述车体的尾端还固连有所述检测摄像头二。

进一步在于，所述货斗的两侧均固连有两个镜像对称设置的滑道，所述滑道的顶面和底面均开设有滑槽，所述滑道的一侧还设置有所述支撑板。

进一步在于，所述支撑板的一侧壁对应所述滑槽的位置设置有多个轮毂电机，所述支撑板通过多个所述轮毂电机的传动沿着所述滑道移动。

进一步在于，所述支撑板的另一侧壁自下而上依次固连有固定板和轴承，所述固定板的顶面固连有伺服马达，所述伺服马达的输出端套接固定有齿轮一，所述轴承的外环壁与所述支撑板固定连接，所述轴承的内环壁套接固定有连接杆，所述连接杆的端部套接固定有齿轮二。

进一步在于，所述轴承的内环壁短于其外环壁，所述连接杆与所述伺服马达的输出端之间还设置有限位块，所述限位块分别与所述连接杆以及伺服马达的输出端之间转动套接。

进一步在于，所述齿轮二与所述齿轮一之间啮合传动，二者为配合构件。

进一步在于，所述齿轮二的侧壁固连有所述转动座，所述转动座转动连接有机械臂一，所述机械臂一转动连接有机械臂二，所述机械臂二转动连接有机械臂三，所述机械臂三的端部转动连接有所述挖斗。

一种基于图像检测的矿车自动装矿设备的操作方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、所述车体通过所述数据集成中心内所安装的定位装置确定其在矿场中的位置以及装矿点、卸矿点的位置；

步骤S2、所述数据集成中心向所述车体的驱动模块发送指令，所述驱动模块开始运作，驱使所述车体移动至矿石堆位置处，所述驱动模块通过所述定位装置、所述检测摄像头一以及所述检测摄像头二实时检测周围情况，从而做出避让以及停止的动作；

步骤S3、所述定位装置侦测到所述车体移动至目标地点后，所述驱动模块停止运作，同时，根据所述检测摄像头一以及所述检测摄像头二所传递给所述数据集成中心的信息，所述数据集成中心向挖矿模块发送指令，所述挖矿模块通过调整所述支撑板以及所述挖斗的位置以及角度对矿石堆进行挖取作业；

步骤S4、所述数据集成中心检测到所述货斗内的矿石达到额定载荷，向所述挖取模块发送停止指令，并启动所述驱动模块，所述驱动模块驱使所述车体移动至矿石倾倒点，所述货斗进行转动并将矿石倾倒完毕，完成一次完整的矿石运取作业。

本发明的有益效果：

1、通过在货斗两侧设置可多角度调节以及移动的挖斗，该装置集装矿以及卸矿于一体，矿石的装填、运输以及卸载完全自动化，不需要其他设备加以配合，提高了无人矿车的运输效率，通过设置有检测摄像头一和检测摄像头二，使该装置能准确判断周围环境，避免做出危险的操作。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中A处的局部发大图；

图3是本发明的侧面结构示意图；

图4是本发明中液压缸的结构示意图；

图5是本发明中货斗的结构示意图；

图6是本发明中滑道的结构示意图；

图7是本发明中支撑板的结构示意图；

图8是本发明中轮毂电机的结构示意图；

图9是本发明中轴承的结构示意图；

图10是本发明中限位块的结构示意图；

图11是本发明中挖斗的结构示意图；

图12是本发明中操作方法的结构示意图。

图中：1、车体；11、数据集成中心；12、液压缸；13、检测摄像头一；14、检测摄像头二；2、货斗；21、滑道；22、滑槽；3、支撑板；31、轮毂电机； 32、固定板；33、轴承；34、伺服马达；35、齿轮一；36、连接杆；37、齿轮二；38、限位块；4、转动座；41、机械臂一；42、机械臂二；43、机械臂三； 44、挖斗。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，一种基于图像检测的矿车自动装矿设备，包括车体1、货斗 2、支撑板3和转动座4，车体1的上方设置有可转动的货斗2，车体1的两侧以及尾端还设置有用于探测矿车周围信息的检测摄像头一13和检测摄像头二 14，货斗2的两侧均设置有可沿水平方向往复移动的支撑板3，支撑板3上还设置有可360°转动的转动座4，转动座4通过若干个机械臂转动连接有用于挖取矿石的挖斗44。

如图4-5所示，车体1的前端固连有数据集成中心11，车体1前端的顶面固连有两个镜像对称设置的液压缸12，液压缸12的端部与货斗2转动连接，车体1中部的两侧均固连有检测摄像头一13，车体1的尾端还固连有检测摄像头二14。

检测摄像头一13和检测摄像头二14将拍摄所得的周围图像传递给数据集成中心11，数据集成中心11经过判断后做出指令，车体1根据所传达的指令进行移动操作，当车体1移动至卸矿点时，液压缸12顶升，与液压缸12的端部转动连接的货斗2做出相应的转动，从而将货斗2内部的矿石倾倒出来。

如图5-6所示，货斗2的两侧均固连有两个镜像对称设置的滑道21，滑道 21的顶面和底面均开设有滑槽22，滑道21的一侧还设置有支撑板3，如图2和图8所示，支撑板3的一侧壁对应滑槽22的位置设置有多个轮毂电机31，支撑板3通过多个轮毂电机31的传动沿着滑道21移动。

当到达装矿地点后，数据集成中心11根据检测摄像头一13以及检测摄像头二14所传达的信息，判断车体1与矿石堆的位置，然后数据集成中心11向轮毂电机31发送指令，轮毂电机31开始运作，支撑板3沿滑道21进行移动，当支撑板3移动至指定位置后，轮毂电机31停止。

如图7-8所示，支撑板3的另一侧壁自下而上依次固连有固定板32和轴承 33，固定板32的顶面固连有伺服马达34，伺服马达34的输出端套接固定有齿轮一35，轴承33的外环壁与支撑板3固定连接，轴承33的内环壁套接固定有连接杆36，连接杆36的端部套接固定有齿轮二37，如图9-10所示，轴承33 的内环壁短于其外环壁，连接杆36与伺服马达34的输出端之间还设置有限位块38，限位块38分别与连接杆36以及伺服马达34的输出端之间转动套接，齿轮二37与齿轮一35之间啮合传动，二者为配合构件。

当数据集成中心11判断挖斗44的位置需要调整后，伺服马达34启动，与伺服马达34套接固定的齿轮一35开始转动，与齿轮一35啮合的齿轮二37随之转动，转动座4发生转动。

如图11所示，齿轮二37的侧壁固连有转动座4，转动座4转动连接有机械臂一41，机械臂一41转动连接有机械臂二42，机械臂二42转动连接有机械臂三43，机械臂三43的端部转动连接有挖斗44。

当挖斗44的位置合适后，机械臂一41、机械臂二42以及机械臂三43在数据集成中心11的指令下带动挖斗44做出相应的操作，挖斗44将矿石放入货斗 2内，随着时间的推移，当数据集成中心11检测到货斗2内的矿石达到额定载荷后，挖斗44停止装填作业，车体1在驱动模块的作用下向着预定的卸矿点移动，待货斗2将矿石卸载，完成一次完整的矿石运输作业。

如图12所示，一种基于图像检测的矿车自动装矿设备的操作方法，方法包括以下步骤：

步骤S1、车体1通过数据集成中心11内所安装的定位装置确定其在矿场中的位置以及装矿点、卸矿点的位置；

步骤S2、数据集成中心11向车体1的驱动模块发送指令，驱动模块开始运作，驱使车体1移动至装矿点，驱动模块通过定位装置、检测摄像头一13以及检测摄像头二14实时检测周围情况，从而做出避让以及停止的动作；

步骤S3、定位装置侦测到车体1移动至目标地点后，驱动模块停止运作，同时，根据检测摄像头一13以及检测摄像头二14所传递给数据集成中心11的信息，数据集成中心11向挖矿模块发送指令，挖矿模块通过调整支撑板3以及挖斗44的位置以及角度对矿石堆进行挖取作业；

步骤S4、数据集成中心11检测到货斗2内的矿石达到额定载荷，向挖取模块发送停止指令，并启动驱动模块，驱动模块驱使车体1移动至矿石倾倒点，货斗2进行转动并将矿石倾倒完毕，完成一次完整的矿石运取作业。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于图像检测的矿车自动装矿设备，包括车体(1)、货斗(2)、支撑板(3)和转动座(4)，其特征在于，所述车体(1)的上方设置有可转动的所述货斗(2)，所述车体(1)的两侧以及尾端还设置有用于探测矿车周围信息的检测摄像头一(13)和检测摄像头二(14)，所述货斗(2)的两侧均设置有可沿水平方向往复移动的所述支撑板(3)，所述支撑板(3)上还设置有可360°转动的所述转动座(4)，所述转动座(4)通过若干个机械臂转动连接有用于挖取矿石的挖斗(44)。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像检测的矿车自动装矿设备,其特征在于，所述车体(1)的前端固连有数据集成中心(11)，所述车体(1)前端的顶面固连有两个镜像对称设置的液压缸(12)，所述液压缸(12)的端部与所述货斗(2)转动连接，所述车体(1)中部的两侧均固连有所述检测摄像头一(13)，所述车体(1)的尾端还固连有所述检测摄像头二(14)。

3.根据权利要求2所述的一种基于图像检测的矿车自动装矿设备,其特征在于，所述货斗(2)的两侧均固连有两个镜像对称设置的滑道(21)，所述滑道(21)的顶面和底面均开设有滑槽(22)，所述滑道(21)的一侧还设置有所述支撑板(3)。

4.根据权利要求3所述的一种基于图像检测的矿车自动装矿设备,其特征在于，所述支撑板(3)的一侧壁对应所述滑槽(22)的位置设置有多个轮毂电机(31)，所述支撑板(3)通过多个所述轮毂电机(31)的传动沿着所述滑道(21)移动。

5.根据权利要求4所述的一种基于图像检测的矿车自动装矿设备,其特征在于，所述支撑板(3)的另一侧壁自下而上依次固连有固定板(32)和轴承(33)，所述固定板(32)的顶面固连有伺服马达(34)，所述伺服马达(34)的输出端套接固定有齿轮一(35)，所述轴承(33)的外环壁与所述支撑板(3)固定连接，所述轴承(33)的内环壁套接固定有连接杆(36)，所述连接杆(36)的端部套接固定有齿轮二(37)。

6.根据权利要求5所述的一种基于图像检测的矿车自动装矿设备,其特征在于，所述轴承(33)的内环壁短于其外环壁，所述连接杆(36)与所述伺服马达(34)的输出端之间还设置有限位块(38)，所述限位块(38)分别与所述连接杆(36)以及伺服马达(34)的输出端之间转动套接。

7.根据权利要求5所述的一种基于图像检测的矿车自动装矿设备,其特征在于，所述齿轮二(37)与所述齿轮一(35)之间啮合传动，二者为配合构件。

8.根据权利要求7所述的一种基于图像检测的矿车自动装矿设备,其特征在于，所述齿轮二(37)的侧壁固连有所述转动座(4)，所述转动座(4)转动连接有机械臂一(41)，所述机械臂一(41)转动连接有机械臂二(42)，所述机械臂二(42)转动连接有机械臂三(43)，所述机械臂三(43)的端部转动连接有所述挖斗(44)。

9.一种基于图像检测的矿车自动装矿设备的操作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、所述车体(1)通过所述数据集成中心(11)内所安装的定位装置确定其在矿场中的位置以及装矿点、卸矿点的位置；

步骤S2、所述数据集成中心(11)向所述车体(1)的驱动模块发送指令，所述驱动模块开始运作，驱使所述车体(1)移动至矿石堆位置处，所述驱动模块通过所述定位装置、所述检测摄像头一(13)以及所述检测摄像头二(14)实时检测周围情况，从而做出避让以及停止的动作；

步骤S3、所述定位装置侦测到所述车体(1)移动至目标地点后，所述驱动模块停止运作，同时，根据所述检测摄像头一(13)以及所述检测摄像头二(14)所传递给所述数据集成中心(11)的信息，所述数据集成中心(11)向挖矿模块发送指令，所述挖矿模块通过调整所述支撑板(3)以及所述挖斗(44)的位置以及角度对矿石堆进行挖取作业；

步骤S4、所述数据集成中心(11)检测到所述货斗(2)内的矿石达到额定载荷，向所述挖取模块发送停止指令，并启动所述驱动模块，所述驱动模块驱使所述车体(1)移动至矿石倾倒点，所述货斗(2)进行转动并将矿石倾倒完毕，完成一次完整的矿石运取作业。

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