CN113751110A - 矿山骨料生产线智能清堵系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿山骨料生产线智能清堵系统，属于采矿设备技术领域。所述智能清堵系统包括堵料AI检测分析系统和清堵装置，所述AI检测分析系统包括多台投射型光电装置、定位影像系统、影像识别传感器和PLC，PLC内设置延时检测程序，多台投射型光电装置分别设置在矿山骨料生产线的两处易堵点：卸料坑出口处和颚式破碎机卸料处，进行堵塞定位检测，由PLC控制开启清堵装置，同时，PLC连锁棒条喂料机停止喂料动作。本发明设计的矿山骨料生产线智能清堵系统能够智能识别生产线易堵点的堵塞情况，并自动控制进行清堵，停止喂料，处理及时。

Description

矿山骨料生产线智能清堵系统

技术领域

本发明涉及矿山采料技术领域，具体涉及一种矿山骨料生产线智能清堵系统。

背景技术

如今伴随着矿山骨料生产线产量的不断加大，设备的整体吃料粒径也在不断增加，一次性吃掉1000mm原料也不足为奇。目前对矿山采挖爆破管控愈加严格，为减小对环境的影响采矿时爆破产生的力道已不及以前，导致挖出的石料大块较多，物料很容易卡在卸料坑出口处，以及颚式破碎机进口处，直至彻底堵塞上料。为解决堵塞问题，以往生产线各个易堵料点都需要工人把守的“看门式”工作方法，真正发现时物料已压实，极难疏通，工人再靠手搬、棍翘的土法子进行疏通，工人在这种生产线灰头土脸的靠人力解决问题，稍有不慎就会造成自己或他人的受伤。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明专利设计了一种矿山骨料生产线智能清堵系统，可以自动检测定位矿山骨料生产线的易堵点的堵塞情况，并控制破碎装置进行自动疏通，应用方便。

本发明所采用的技术方案是：所述智能清堵系统包括堵料AI检测分析系统和清堵装置，所述AI检测分析系统包括多台投射型光电装置、定位影像系统、影像识别传感器和PLC，PLC内设置延时检测程序，多台投射型光电装置分别设置在矿山骨料生产线的两处易堵点：卸料坑出口处和颚式破碎机进口处，投射型光电装置分别对两处易堵点的物料流动进行不间断的检测，一旦光电信号出现PLC设置延迟周期内持续性无物料经过的情况，随即PLC连锁控制连接卸料坑和颚式破碎机的棒条喂料机降低喂料频率，而后程序触发启动影像定位系统，配合影像识别传感器，对易堵点进行单位时间内数千次的拍照作业，并对获取的数万枚甚至更多像素点进行分析，确定物料是否有流动出现，以及物料出料流动期间的像素点穿透情况，一旦检测各像素点堆积，且千分之一秒内像素变化小于50％，则判断该处堵塞，由PLC控制开启清堵装置，同时，PLC连锁棒条喂料机停止喂料动作。

进一步的，所述清堵装置包括设置在颚式破碎机一侧的液压站和液压破碎臂，所述AI检测分析系统配置有自动控制定位系统，所述自动控制定位系统基于PLC的远程图像程序编码算法，将液压破碎臂写入X\Y\Z三维坐标0点位置，由定位影像系统拍摄点为操作点，利用影像识别传感器的图像识别技术，提供三维坐标及角度的定位，定位堵塞的卸料坑出口处，或者颚式破碎机进口处，控制液压破碎臂自动对易堵点的骨料进行破碎。

进一步的，所述AI检测分析系统集成有判定恢复系统，所述判定恢复系统利用影像识别传感器的连续拍照，一旦疏通过程中图像识别分析出现物料流动，即拍照范围内数万枚像素点出现堵塞前的流动变化，且千分之一秒内数千张照片出现变化大于50％，且两处易堵点的多对投射型光电装置检测恢复物料流动，即视为疏通成功，重新启动棒条喂料机，且随着照片像素点变化百分比，由变频器控制棒条喂料机由30Hz逐渐恢复50Hz正常状态；同时，控制液压破碎臂转移至休息状态。

进一步的，所述智能清堵系统还包括设置在颚式破碎机排料口处的液压调整系统，所述液压调整系统利用液压站配合流量调节阀、电磁阀、安全阀和同步阀对颚式破碎机排料口两侧楔铁调整块进行双侧同步调整。

进一步的，所述智能清堵系统还包括手动疏通系统，所述手动疏通系统包括两台手动控制箱，分别位于卸料坑的料台处和液压站处，所述卸料坑处的手动控制箱通过控制卸料坑的栏门的液压起升装置，对卸料坑栏门的出口可有限进行放大，放出不大于颚式破碎机最大进料粒度的物料；所述液压站处的手动控制箱采用现场手动控制液压破碎臂进行目测视觉控制，实现定位破碎疏通。

进一步的，所述液压破碎臂包括固定座、3节臂杆、5组液压油缸和破碎钎，3节臂杆包括依次铰接的第一臂杆、第二臂杆和第三臂杆，5组液压油缸包括1号油缸、2号油缸、3号油缸、4号油缸和5号油缸，所述第一臂杆的端部铰接在固定板上，所述固定板通过销轴铰接在固定座的前侧，所述固定板横向转动两侧通过4号油缸和5号油缸与固定座连接，带动其横向转动，所述1号油缸带动第一臂杆竖向转动，所述2号油缸带动第二臂杆竖向转动，所述3号油缸带动第三臂杆竖向转动，所述破碎钎安装在第三臂杆上。

进一步的，所述固定座的底部设置有减震底座与地面基础连接，所述固定座与颚式破碎机之间通过减震垫连接。

进一步的，所述智能清堵系统依靠5G移动网络与手机移动端APP实时互联，通过移动端APP实时查看易堵点的堵塞情况和清堵状态，进行远程监控。

相对于现有技术，本发明专利设计的一种矿山骨料生产线智能清堵系统的进步之处在于：1、采用多对投射型光电装置配合延时检测发现异常情况，触发定位影像系统检测，依靠影像识别感应及分析系统，配合影像拍照利用照片中50％像素点的堆积情况，以及点到面的像素群一定短期内的流动变化，判断堵塞，双重保险判定堵塞准确性，减小误报的可能。

2、出现堵塞异常，棒条喂料机PLC介入自动降频减小物料流量，缓解堵塞压力，让易堵塞处有无疏自通的可能，又降低喂料机设备电损耗。坐实堵塞异常，喂料机自动停机，最大程度降低堵塞处的物料挤压，减少设备损坏可能，并提高疏通成功率。

3、堵塞处的定位基于PLC的远程图像程序编码算法，利用影像识别传感器的图像识别技术，能够提供三维坐标及角度的定位，定位堵塞的卸料坑出口处，或者颚式破碎机进口处，其定位精度较高；且在同等精度的定位投资中，成本远远低于射频雷达、红外等定位技术的四分之一。

4、定位后可直接利用PLC控制清堵装置的继电器吸合，通过流量调节阀控制液压油在每根油缸的进出油量、调压阀控制液压油的油缸压力大小、电磁阀的开关顺序，以及出现压力过高等异常情况的安全阀，保证清堵时5组油缸按部就班的就位在图像识别技术的X\Y\Z三维坐标堵塞定位点，实现自动对堵塞位置进行定位疏通。

5、判定恢复系统在于接触堵塞或判断成功疏通，同样利用因堵塞启动的定位影像系统连续拍照，通过图像识别分析数万枚像素点出现堵塞前的流动变化，且一定短期内变化大于50％，相对的堵塞点外设的3对投射型光电装置检测恢复物料流动，即视为疏通成功。

6、因机械疏通唯一弊端为疏通后有短期的物料挤压流动，不易大量喂料，因此，棒条喂料机随着照片像素点变化百分比，由变频器控制喂料由30Hz低速喂料逐渐恢复50Hz正常状态，保证疏通后不会因为大量挤压再次堵塞。

7、液压破碎臂可保持三种工作状态，分别为休息状态、卸料坑出口处破碎清堵和颚式破碎机进口处清堵，其中休息状态由4号油缸或5号油缸，将液压破碎臂旋转至不影响设备运行的偏侧，待机检测，全部为自动运行。

8、颚式破碎机排料口设置液压调整系统，整合在同一液压站，利用同步阀的分流及集流原理，保证颚式破碎机排料口两侧楔铁调整块进行完全同步的调整，防止破碎机出口歪斜。

9、液压破碎臂与颚式破碎机一体连接，并解决设备振动及多台油缸的协同运行问题，将颚式破碎机与液压破碎臂进行完美结合，利用液压控制系统实现堵塞点疏通工作，并整合液压站控制单元、PLC、图像识别技术等软件与硬件的组合，实现智慧化矿山骨料生产线的自动检测、自动疏通、自动判别等操作。

10、改变以往生产线各个易堵料点都需要工人把守的“看门式”工作方法，配合当下5G互联，可设计实现APP手机实时显示堵塞及清堵状态，相当于自动检测+自动清堵+外加人为监控，效率更高。

附图说明

图1是矿山骨料生产线智能清堵系统的应用示意图。

图2是清堵装置的应用示意图。

图3是AI检测分析系统的流程示意图。

图4是清堵装置自动控制定位系统的流程示意图。

图5是清堵装置的控制流程示意图。

图6是判定恢复系统的流程示意图。

图中，1卸料坑、2棒条喂料机、3颚式破碎机、4液压破碎臂、5固定座、6液压站、8输送机、11液压起升装置、31调整油缸、41第一臂杆、42第二臂杆、43第三臂杆、44-1号油缸、45-2号油缸、46-3号油缸、47-四号油缸、48破碎钎、49固定板、51减震底座、52减震垫、A第一状态、B第二状态、C第三状态。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明创造一部分的实施例，而不是全部。基于本发明创造中的实施例，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，都属于本发明创造保护的范围。

如图1所示，本发明专利设计了一种矿山骨料生产线智能清堵系统的一种实施例，本实施例中矿山骨料生产线智能清堵系统包括堵料AI检测分析系统、清堵装置判定恢复系统、液压调整系统和手动疏通系统。矿山骨料生产线由依次连接的卸料坑1、棒条喂料机2、颚式破碎机3和输送机8组成。爆破的大粒径矿石骨料运送到卸料坑1中，由棒条喂料机2输送到颚式破碎机3中破碎成合适的小粒径骨料，小粒径骨料由输送机8运出。

AI检测分析系统包括6台投射型光电装置、定位影像系统、影像识别传感器和PLC，PLC内设置延时检测程序，6台投射型光电装置分别设置在矿山骨料生产线的两处易堵点，即卸料坑出口处设置3台，颚式破碎机进口处设置3台。结合图3所示，投射型光电装置分别对两处易堵点的物料流动进行不间断的检测，一旦光电信号出现PLC的设置延迟周期内持续性无物料经过的情况，随即PLC连锁控制连接卸料坑1和颚式破碎机3的棒条喂料机2降低喂料频率，而后程序触发启动影像定位系统，配合影像识别传感器，对易堵点进行单位时间内数千次的拍照作业，并对获取的数万枚甚至更多像素点进行分析，确定物料是否有流动出现，以及物料出料流动期间的像素点穿透情况，一旦检测各像素点堆积，且千分之一秒内像素变化小于50％，则判断该处堵塞，由PLC控制开启清堵装置，同时，PLC连锁棒条喂料机停止喂料动作。

结合图2、5所示，清堵装置包括设置在颚式破碎机3一侧的液压站6和液压破碎臂4，液压破碎臂包括固定座5、3节臂杆、5组液压油缸和破碎钎48，3节臂杆包括依次铰接的第一臂杆41、第二臂杆42和第三臂杆43，5组液压油缸包括1号油缸44、2号油缸45、3号油缸46、4号油缸47和5号油缸。第一臂杆41的端部铰接在固定板48上，固定板48通过销轴铰接在固定座5的上部，固定板48横向转动，两侧通过4号油47和5号油缸与固定座5连接，带动其横向转动，1号油缸44带动第一臂杆41竖向转动，2号油缸45带动第二臂杆42竖向转动，3号油缸46带动第三臂杆43竖向转动，破碎钎48安装在第三臂杆上。固定座5的底部设置有减震底座51与地面基础连接，固定座5与颚式破碎机3之间通过减震垫52连接。

液压站6与液压破碎臂4的5组液压油缸的供油管路上均设置有流量调节阀、安全阀、电磁阀、调压阀，对液压破碎臂4的动作进行精确控制。液压破碎臂4在应用过程中存在三种状态：A第一状态，对卸料坑1的出口处进行破碎清堵；B第二状态，对颚式破碎机3的进料口处进行破碎清堵；C第三状态为休息状态。

结合图4所示，AI检测分析系统配置有自动控制定位系统，自动控制定位系统基于PLC的远程图像程序编码算法，将液压破碎臂4写入X\Y\Z三维坐标0点位置，由定位影像系统拍摄点为操作点，利用影像识别传感器的图像识别技术，提供三维坐标及角度的定位，定位堵塞的卸料坑1出口处，或者颚式破碎机3进料口处，控制液压破碎臂4自动对易堵点的骨料进行破碎。

结合图6所示，判定恢复系统利用影像识别传感器的连续拍照，一旦疏通过程中图像识别分析出现物料流动，即拍照范围内数万枚像素点出现堵塞前的流动变化，且千分之一秒内数千张照片出现变化大于50％，且两处易堵点的多对投射型光电装置检测恢复物料流动，即视为疏通成功，重新启动棒条喂料机2，且随着照片像素点变化百分比不断增大，由变频器控制棒条喂料机由30Hz逐渐恢复50Hz正常状态；同时，控制液压破碎臂4转移至C第三状态的休息状态。

液压调整系统包括设置在颚式破碎机3排料口处的两台调整油缸31，两台调整油缸31通过液压站6配合流量调节阀、电磁阀、安全阀和同步阀对颚式破碎机3排料口两侧楔铁调整块进行双侧同步调整。

手动疏通系统包括两台手动控制箱，分别位于卸料坑1的料台处和液压站6处。卸料坑1处的手动控制箱通过控制卸料坑1的栏门的液压起升装置11，对卸料坑1栏门的出口可有限进行放大，放出不大于颚式破碎机3最大进料粒度的物料；液压站6处的手动控制箱采用现场手动控制液压破碎臂4进行目测视觉控制，实现定位破碎疏通。

另外，智能清堵系统依靠5G移动网络与手机移动端APP实时互联，通过移动端APP实时查看易堵点的堵塞情况和清堵状态，进行远程监控。

上述内容仅为本发明创造的较佳实施例而已，不能以此限定本发明创造的实施范围，即凡是依本发明创造权利要求及发明创造说明内容所做出的简单的等效变化与修饰，皆仍属于本发明创造涵盖的范围。

Claims (8)

1.矿山骨料生产线智能清堵系统，其特征在于，所述智能清堵系统包括堵料AI检测分析系统和清堵装置，所述AI检测分析系统包括多台投射型光电装置、定位影像系统、影像识别传感器和PLC，PLC内设置延时检测程序，多台投射型光电装置分别设置在矿山骨料生产线的两处易堵点：卸料坑出口处和颚式破碎机进口处，投射型光电装置分别对两处易堵点的物料流动进行不间断的检测，一旦光电信号出现PLC设置延迟周期内持续性无物料经过的情况，随即PLC连锁控制连接卸料坑和颚式破碎机的棒条喂料机降低喂料频率，而后程序触发启动影像定位系统，配合影像识别传感器，对易堵点进行单位时间内数千次的拍照作业，并对获取的数万枚甚至更多像素点进行分析,确定物料是否有流动出现，以及物料出料流动期间的像素点穿透情况，一旦检测各像素点堆积，且千分之一秒内像素变化小于50％，则判断该处堵塞，由PLC控制开启清堵装置，同时，PLC连锁棒条喂料机停止喂料动作。

2.根据权利要求1所述的矿山骨料生产线智能清堵系统，其特征在于，所述清堵装置包括设置在颚式破碎机一侧的液压站和液压破碎臂，所述AI检测分析系统配置有自动控制定位系统，所述自动控制定位系统基于PLC的远程图像程序编码算法，将液压破碎臂写入X\Y\Z三维坐标0点位置，由定位影像系统拍摄点为操作点，利用影像识别传感器的图像识别技术，提供三维坐标及角度的定位，定位堵塞的卸料坑出口处，或者颚式破碎机进口处，控制液压破碎臂自动对易堵点的骨料进行破碎。

3.根据权利要求2所述的矿山骨料生产线智能清堵系统，其特征在于，所述AI检测分析系统集成有判定恢复系统，所述判定恢复系统利用影像识别传感器的连续拍照，一旦疏通过程中图像识别分析出现物料流动，即拍照范围内数万枚像素点出现堵塞前的流动变化，且千分之一秒内数千张照片出现变化大于50％，且两处易堵点的多对投射型光电装置检测恢复物料流动，即视为疏通成功，重新启动棒条喂料机，且随着照片像素点变化百分比，由变频器控制棒条喂料机由30Hz逐渐恢复50Hz正常状态；同时，控制液压破碎臂转移至休息状态。

4.根据权利要求3所述的矿山骨料生产线智能清堵系统，其特征在于，所述智能清堵系统还包括设置在颚式破碎机排料口处的液压调整系统，所述液压调整系统利用液压站配合流量调节阀、电磁阀、安全阀和同步阀对颚式破碎机排料口两侧楔铁调整块进行双侧同步调整。

5.根据权利要求4所述的矿山骨料生产线智能清堵系统，其特征在于，所述智能清堵系统还包括手动疏通系统，所述手动疏通系统包括两台手动控制箱，分别位于卸料坑的料台处和液压站处，所述卸料坑处的手动控制箱通过控制卸料坑的栏门的液压起升装置，对卸料坑栏门的出口可有限进行放大，放出不大于颚式破碎机最大进料粒度的物料；所述液压站处的手动控制箱采用现场手动控制液压破碎臂进行目测视觉控制，实现定位破碎疏通。

6.根据权利要求5所述的矿山骨料生产线智能清堵系统，其特征在于，所述液压破碎臂包括固定座、3节臂杆、5组液压油缸和破碎钎，3节臂杆包括依次铰接的第一臂杆、第二臂杆和第三臂杆，5组液压油缸包括1号油缸、2号油缸、3号油缸、4号油缸和5号油缸，所述第一臂杆的端部铰接在固定板上，所述固定板通过销轴铰接在固定座上，所述固定板横向转动，两侧分别通过4号油缸和5号油缸与固定座连接，带动其横向转动，所述1号油缸带动第一臂杆竖向转动，所述2号油缸带动第二臂杆竖向转动，所述3号油缸带动第三臂杆竖向转动，所述破碎钎安装在第三臂杆上。

7.根据权利要求6所述的矿山骨料生产线智能清堵系统，其特征在于，所述固定座的底部设置有减震底座与地面基础连接，所述固定座与颚式破碎机之间通过减震垫连接。

8.根据权利要求7所述的矿山骨料生产线智能清堵系统，其特征在于，所述智能清堵系统依靠5G移动网络与手机移动端APP实时互联，通过移动端APP实时查看易堵点的堵塞情况和清堵状态，进行远程监控。

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