CN114671266B - 一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺，它解决了卸船机卸料效率低下等问题，其包括卸船机主体，卸船机主体通过垂直臂连接有喂料头，工艺包括如下步骤：S1：根据点云数据，寻找满足条件的潜在塌料区；S2：确认满足卸船机工况潜在塌料区为塌料作业区；S3：喂料头在塌料作业区边缘卸煤；S4：根据实时更新的点云数据判断塌料是否完成；S5：完成后寻找新的塌料作业区。本发明具有卸料效率高、结构稳定等优点。

Description

一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺

技术领域

本发明属于卸料机构技术领域，具体涉及一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺。

背景技术

港口装卸机械可分为起重机械、输送机械和装卸搬运机械三种基本类型。在港口从事船舶和车辆的货物装卸，库场的货物堆码、拆垛和转运，以及船舱内、车厢内、仓库内货物搬运等作业的起重运输机械。港口装卸机械一般要具有较高的工作速度和生产率，并能适应频繁的连续作业的要求。卸船机是利用连续输送机械制成能提升散粒物料的机头，或兼有自行取料能力，或配以取料、喂料装置，将散粒物料连续不断地提出船舱，然后卸载到臂架或机架并能运至岸边主输的地方送机系统去的专用机械。使用卸船机可大大提高卸货效率，最小的粉尘污染可保持环境清洁，高效环保。但在实际的使用过程中，常规的卸料方式需要人工观察，影响了卸料效率。除此之外，现有的卸料方式对物料采集精度较差。

为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种连续卸船机船舶及物料的识别感知方法[202011062170.4]，其包括以下步骤：通过连续卸船机的激光视觉系统采集散料运输船的整体信息，根据激光扫描仪返回的测量结果生成场景点云数据，并对点云数据进行坐标转换及裁剪处理；对裁剪后的点云数据进行半径滤波及平滑处理；对平滑后的点云数据进行水平投影，并计算甲板高度；根据甲板高度对点云数据再次进行垂直方向投影，并将其转为二值图像；对投影得到的二值图像进行形态学处理，对二值图像中的舱口进行识别检测；得到舱口区域的世界坐标，并根据先验知识对识别结果进行校验；对舱内点云数据进行参考信息提取。

上述方案在一定程度上解决了卸料精度差的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如卸料效率低下等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，卸料效率高的无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺，包括卸船机主体，卸船机主体通过垂直臂连接有喂料头，工艺包括如下步骤：

S1：根据点云数据，寻找满足条件的潜在塌料区；

S2：确认满足卸船机工况潜在塌料区为塌料作业区；

S3：喂料头在塌料作业区边缘卸煤；

S4：根据实时更新的点云数据判断塌料是否完成；

S5：完成后寻找新的塌料作业区。利用点云数据搜寻合适的塌料作业区，无需人工上船卸料，提高了卸料效率。

在上述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺中，步骤S1包括如下步骤：

S11：通过扫描仪扫描船体获取点云数据；

S12：将船舱点云图、船型数据库以及船舶位姿进行数据融合；

S13：对点云进行分割，分为船舱内壁点云、船底点云和散料点云；

S14：对散料DEM、平均高程和暗舱网格梯度进行网格化；

S15：搜索潜在塌料区。实时更新点云变化，及时调整塌料区位置，确保卸料稳定。

在上述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺中，步骤S15中，将点云数据通过卷积核处理，与网格高程阀值、暗舱网格梯度阀值和连通网格数量阀值比较判断潜在塌料区。搜寻到的潜在塌料区供喂料头连续工作。

在上述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺中，步骤S2中，根据卸船机工况表、喂料头与暗舱距离、垂直臂与舱口距离选定塌料作业区。塌料作业区规划完成后喂料头随之下降卸料，避免喂料头与舱口碰撞。

在上述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺中，步骤S3包括如下步骤：

S31：喂料头触碰塌料作业区并往复碰撞板结煤堆；

S32：垂直螺旋电机电流超限；

S33：喂料头退出塌料作业区。喂料头往复碰撞防止垂直螺旋电机过温，同时防止塌料后喂料头被埋。

在上述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺中，喂料头配备有垂直螺旋电机，喂料头端口处设置有螺旋卸料组件，喂料头端头设置有相对螺旋卸料组件周向环绕的加强组件。卸船机主体的螺旋卸料组件配备加强组件，提高了喂料头的结构强度，保证其卸料稳定。

在上述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺中，螺旋卸料组件包括设置在喂料头下端的卸料筒，卸料筒内部转动安装有螺旋卸料片，螺旋卸料片与卸料筒内壁之间设置有防尘组件，卸料筒端口处设置有粉碎过滤组件。螺旋卸料组件配备的防尘组件和粉碎过滤组件对煤料粉碎并降尘处理，提高了煤料输送稳定性，同时减少环境污染。

在上述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺中，卸料筒内部设置卸料架体，卸料架体配备有卸料板，卸料架体上开有卸料口，卸料架体上端设置有传动盖板，传动盖板与卸料板之间设置有变速齿轮组，变速齿轮组与垂直螺旋电机传动连接，卸料板和传动盖板分别开有与卸料架体卡合的凸筋。卸料筒内部的卸料架体为垂直螺旋电机提供稳定支撑，保证其传动稳定。

在上述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺中，防尘组件包括设置在卸料筒下端的防尘罩体，防尘罩体内侧分布有若干喷雾嘴，喷雾嘴通过水管与液泵连通，卸料筒内侧设置有负压吸嘴，负压吸嘴通过负压管与气泵连通；粉碎过滤组件设置在螺旋卸料片端头处的正向粉碎齿，螺旋卸料片通过换向传动组件连接有反向齿盘，反向齿盘具有与正向粉碎齿相对的反向粉碎齿，卸料筒端口处设置有筛网；换向传动组件设置在螺旋卸料片下端的第一换向齿，反向齿盘与具有与第一换向齿相对的第二换向齿，第一换向齿与第二换向齿通过若干换向齿轮啮合传动，换向齿轮与固定安装在螺旋卸料片下方的换向架体转动连接，换向架体具有将第一换向齿、第二换向齿以及换向齿轮覆盖的隔离圈。防尘组件通过水雾降尘，并负压吸收扬尘，对喂料头进行降温处理，粉碎过滤组件通过反向转动的粉碎齿对煤料进行粉碎处理，避免输送时卸煤装置内部堵塞。

在上述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺中，加强组件包括设置在喂料头端头处外侧的加强套，加强套上设置有若干中心对称的加强筋，加强套上端与喂料头之间设置有若干阻尼器，加强套内侧与喂料头之间设置有压力传感器和振动电机。加强组件使得喂料头可承受较大的冲击。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：通过点云搜寻合适的塌料作业区，实现自动卸料，提高了卸料效率；喂料头配备的加强组件对螺旋卸料组件进行保护，提高了卸煤装置的卸料稳定性；卸料过程中实施更新点云数据，避免喂料头与舱口碰撞。

附图说明

图1是本发明的喂料头的结构剖视图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明的局部剖视图。

图4是本发明的另一局部示意图。

图5是本发明的粉碎过滤组件的结构示意图。

图6是本发明的工艺流程图。

图7是本发明的局部工艺流程图。

图8是本发明的局部工艺流程图。

图中，卸船机主体1、垂直臂2、喂料头3、垂直螺旋电机4、螺旋卸料组件5、卸料筒51、螺旋卸料片52、凸筋53、卸料架体54、卸料板55、卸料口56、传动盖板57、变速齿轮组58、加强组件6、加强套61、加强筋62、阻尼器63、压力传感器64、振动电机65、粉碎过滤组件7、正向粉碎齿71、反向齿盘72、反向粉碎齿73、筛网74、第一换向齿75、第二换向齿76、换向齿轮77、换向架体78、隔离圈79、防尘组件8、防尘罩体81、喷雾嘴82、液泵83、负压吸嘴84、气泵85。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1-8所示，一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺，包括卸船机主体1，卸船机主体1通过垂直臂2连接有喂料头3，工艺包括如下步骤：

S1：根据点云数据，寻找满足条件的潜在塌料区；

S2：确认满足卸船机工况潜在塌料区为塌料作业区；

S3：喂料头3在塌料作业区边缘卸煤；

S4：根据实时更新的点云数据判断塌料是否完成；

S5：完成后寻找新的塌料作业区。通过激光扫描等方式即可采集煤堆点云数据，搜寻合适的塌料作业区进行卸料，保证船舱内部物料均匀分布，避免船体重心过度偏移。

除此之外，步骤S1包括如下步骤：

S11：通过扫描仪扫描船体获取点云数据；

S12：将船舱点云图、船型数据库以及船舶位姿进行数据融合；

S13：对点云进行分割，分为船舱内壁点云、船底点云和散料点云；

S14：对散料DEM、平均高程和暗舱网格梯度进行网格化；

S15：搜索潜在塌料区。利用扫描仪进行数据采集，相较于人眼直接观察具有较高的数据采集精度，采集的物料数据与船体数据结合处理，避免卸船机工作与船体产生干涉；散料DEM通过有限的地形高程数据实现对散料的数字化模拟，利用TIN算法即可构建网格化的数字模型。

同时，步骤S15中，将点云数据通过卷积核处理，与网格高程阀值、暗舱网格梯度阀值和连通网格数量阀值比较判断潜在塌料区。点云数据通过卷积核处理降低模型参数以及计算量，提高实时演算速率，确保潜在塌料区的搜寻速率。

可见地，步骤S2中，根据卸船机工况表、喂料头3与暗舱距离、垂直臂2与舱口距离选定塌料作业区。确定喂料头3以及垂直臂2不受船体影响后选定塌料作业区，提高喂料工作安全性。

很明显，步骤S3包括如下步骤：

S31：喂料头3触碰塌料作业区并往复碰撞板结煤堆；

S32：垂直螺旋电机4电流超限；

S33：喂料头3退出塌料作业区。喂料头3加强处理，与板结煤堆进行碰撞，过载的垂直螺旋电机4硬质煤堆进一步粉碎，喂料头3退出煤堆崩塌使得物料分布趋于均匀，进而提高后续卸料速率。

优选地，喂料头3配备有垂直螺旋电机4，喂料头3端口处设置有螺旋卸料组件5，喂料头3端头设置有相对螺旋卸料组件5周向环绕的加强组件6。卸船机主体1通过垂直臂2移动调整喂料头3位置，其中垂直螺旋电机4为螺旋卸料组件5提供卸料驱动力，喂料头3端头处的加强组件6提高喂料头3局部强度，对螺旋卸料组件5起到防护作用，保证卸煤装置的工作稳定性。

具体地，螺旋卸料组件5包括设置在喂料头3下端的卸料筒51，卸料筒51内部转动安装有螺旋卸料片52，螺旋卸料片52与卸料筒51内壁之间设置有防尘组件8，卸料筒51端口处设置有粉碎过滤组件7。卸料筒51内的螺旋卸料片52转动提料且延伸至，喂料头3内，防尘组件8降低提料处的扬尘，粉碎过滤组件7对煤块进行粉碎处理，避免煤料堵塞在螺旋卸料片52与卸料筒51之间。

深入地，卸料筒51内部设置卸料架体54，卸料架体54配备有卸料板55，卸料架体54上开有卸料口56，卸料架体54上端设置有传动盖板57，传动盖板57与卸料板55之间设置有变速齿轮组58，变速齿轮组58与垂直螺旋电机4传动连接，卸料板55和传动盖板57分别开有与卸料架体54卡合的凸筋53。卸料架体54为卸料板55和传动盖板57提供支撑结构，其表面凸筋53保证卸料板55和传动盖板57卡合稳定性，变速齿轮组58设置在传动盖板57与卸料板55之间且与外部的垂直螺旋电机4连接实现变速传动，卸料口56不影响物料向上抬升。

进一步地，防尘组件8包括设置在卸料筒51下端的防尘罩体81，防尘罩体81内侧分布有若干喷雾嘴82，喷雾嘴82通过水管与液泵83连通，卸料筒51内侧设置有负压吸嘴84，负压吸嘴84通过负压管与气泵85连通；粉碎过滤组件7设置在螺旋卸料片52端头处的正向粉碎齿71，螺旋卸料片52通过换向传动组件连接有反向齿盘72，反向齿盘72具有与正向粉碎齿71相对的反向粉碎齿73，卸料筒51端口处设置有筛网74；换向传动组件包括设置在螺旋卸料片52下端的第一换向齿75，反向齿盘72与具有与第一换向齿75相对的第二换向齿76，第一换向齿75与第二换向齿76通过若干换向齿轮77啮合传动，换向齿轮77与固定安装在螺旋卸料片52下方的换向架体78转动连接，换向架体78具有将第一换向齿75、第二换向齿76以及换向齿轮77覆盖的隔离圈79。防尘罩体81内侧布置喷雾嘴82和负压吸嘴84，通过水雾降低扬尘并降温，利用负压吸嘴84回收悬浮颗粒物，减少物料浪费；螺旋卸料片52与正向粉碎齿71同步转动，对进入卸料筒51端口处的煤料进行粉碎，其中换向架体78保持固定，其转动连接的换向齿轮77设置在环状的第一换向齿75和第二换向齿76之间进行啮合传动，正向粉碎齿71和反向粉碎齿73转动方向相反，对块状硬质物料具有较好的粉碎效果。

更进一步地，加强组件6包括设置在喂料头3端头处外侧的加强套61，加强套61上设置有若干中心对称的加强筋62，加强套61上端与喂料头3之间设置有若干阻尼器63，加强套61内侧与喂料头3之间设置有压力传感器64和振动电机65。加强套61环绕布置在喂料头3端头处，用于与煤料直接接触，其中的加强筋62保证加强套61的结构强度，可承受较大的冲击；阻尼器63对喂料头3起到保护作用，加强套61内侧装配振动电机65通过振动将粘连煤料抖落，喂料头3触碰塌料区，对板结煤堆进行粉碎。

综上所述，本实施例的原理在于：采集点云数据，搜寻到合适的潜在塌料区，喂料头3与煤堆碰撞实现塌料，喂料头3沿塌料作业区边缘下降卸料，通过实时的点云数据判断塌料状态，及时调整喂料头3位置实现船舱内部均匀卸料。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以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，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了卸船机主体1、垂直臂2、喂料头3、垂直螺旋电机4、螺旋卸料组件5、卸料筒51、螺旋卸料片52、凸筋53、卸料架体54、卸料板55、卸料口56、传动盖板57、变速齿轮组58、加强组件6、加强套61、加强筋62、阻尼器63、压力传感器64、振动电机65、粉碎过滤组件7、正向粉碎齿71、反向齿盘72、反向粉碎齿73、筛网74、第一换向齿75、第二换向齿76、换向齿轮77、换向架体78、隔离圈79、防尘组件8、防尘罩体81、喷雾嘴82、液泵83、负压吸嘴84、气泵85等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺，包括卸船机主体（1），所述的卸船机主体（1）通过垂直臂（2）连接有喂料头（3），其特征在于，所述工艺包括如下步骤：

S1：根据点云数据，寻找满足条件的潜在塌料区；

S2：确认满足卸船机工况潜在塌料区为塌料作业区；

S3：喂料头（3）在塌料作业区边缘卸煤；

S4：根据实时更新的点云数据判断塌料是否完成；

S5：完成后寻找新的塌料作业区。

2.根据权利要求1所述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺，其特征在于，所述的步骤S1包括如下步骤：

S11：通过扫描仪扫描船体获取点云数据；

S12：将船舱点云图、船型数据库以及船舶位姿进行数据融合；

S13：对点云进行分割，分为船舱内壁点云、船底点云和散料点云；

S14：对散料DEM、煤料的平均高程和暗舱网格梯度进行网格化；

S15：搜索潜在塌料区。

3.根据权利要求2所述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺，其特征在于，所述的步骤S15中，将点云数据通过卷积核处理，与网格高程阀值、暗舱网格梯度阀值和连通网格数量阀值比较判断潜在塌料区。

4.根据权利要求1所述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺，其特征在于，所述的步骤S2中，根据卸船机工况表、喂料头（3）与暗舱距离、垂直臂（2）与舱口距离选定塌料作业区。

5.根据权利要求1所述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺，其特征在于，所述的步骤S3包括如下步骤：

S31：喂料头（3）触碰塌料作业区并往复碰撞板结煤堆；

S32：垂直螺旋电机（4）电流超限；

S33：喂料头（3）退出塌料作业区。

6.根据权利要求1所述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺，其特征在于，所述的喂料头（3）配备有垂直螺旋电机（4），所述的喂料头（3）端口处设置有螺旋卸料组件（5），所述的喂料头（3）端头设置有相对螺旋卸料组件（5）周向环绕的加强组件（6）。

7.根据权利要求6所述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺，其特征在于，所述的螺旋卸料组件（5）包括设置在喂料头（3）下端的卸料筒（51），所述的卸料筒（51）内部转动安装有螺旋卸料片（52），所述的螺旋卸料片（52）与卸料筒（51）内壁之间设置有防尘组件（8），所述的卸料筒（51）端口处设置有粉碎过滤组件（7）。

8.根据权利要求7所述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺，其特征在于，所述的卸料筒（51）内部设置卸料架体（54），所述的卸料架体（54）配备有卸料板（55），所述的卸料架体（54）上开有卸料口（56），所述的卸料架体（54）上端设置有传动盖板（57），所述的传动盖板（57）与卸料板（55）之间设置有变速齿轮组（58），所述的变速齿轮组（58）与垂直螺旋电机（4）传动连接，所述的卸料板（55）和传动盖板（57）分别开有与卸料架体（54）卡合的凸筋（53）。

9.根据权利要求7所述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺，其特征在于，所述的防尘组件（8）包括设置在卸料筒（51）下端的防尘罩体（81），所述的防尘罩体（81）内侧分布有若干喷雾嘴（82），所述的喷雾嘴（82）通过水管与液泵（83）连通，所述的卸料筒（51）内侧设置有负压吸嘴（84），所述的负压吸嘴（84）通过负压管与气泵（85）连通；所述的粉碎过滤组件（7）设置在螺旋卸料片（52）端头处的正向粉碎齿（71），所述的螺旋卸料片（52）通过换向传动组件连接有反向齿盘（72），所述的反向齿盘（72）具有与正向粉碎齿（71）相对的反向粉碎齿（73），所述的卸料筒（51）端口处设置有筛网（74）；所述的换向传动组件包括设置在螺旋卸料片（52）下端的第一换向齿（75），所述的反向齿盘（72）与具有与第一换向齿（75）相对的第二换向齿（76），所述的第一换向齿（75）与第二换向齿（76）通过若干换向齿轮（77）啮合传动，所述的换向齿轮（77）与固定安装在螺旋卸料片（52）下方的换向架体（78）转动连接，所述的换向架体（78）具有将第一换向齿（75）、第二换向齿（76）以及换向齿轮（77）覆盖的隔离圈（79）。

10.根据权利要求6所述的一种无人值守螺旋卸船机塌料卸煤工艺，其特征在于，所述的加强组件（6）包括设置在喂料头（3）端头处外侧的加强套（61），所述的加强套（61）上设置有若干中心对称的加强筋（62），所述的加强套（61）上端与喂料头（3）之间设置有若干阻尼器（63），所述的加强套（61）内侧与喂料头（3）之间设置有压力传感器（64）和振动电机（65）。

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