CN204490038U - 一种矿用布料轮车精确定位与控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种矿用布料轮车精确定位与控制系统，包括安装在矿用布料轮车的轮轴上的连续位置检测传感器、安装在各矿仓与承重基础结合部位的大口径矿仓料位检测装置、安装在各矿仓中央位置的固定信标、主控制器、通讯模块和上位机；连续位置检测传感器监测矿用布料轮车的位置，通过通讯模块输出至主控制器；各大口径矿仓料位检测装置用于检测相应矿仓的物位信号；主控制器根据各矿仓的物位信号选择目标矿仓，根据目标矿仓与矿用布料轮车的相对位置生成控制信号，控制矿用布料轮车的电控回路将其移动至所述目标矿仓。它能够连续检测与自动校正矿用布料轮车位置，实现了在恶劣工况环境下布料工艺自动寻优；有利减少矿山企业人工成本，降低设备故障率及误操作率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种车辆精确定位与控制系统，尤其是一种矿用布料轮车精确定位与控制系统，属于自动检测与控制技术领域。
背景技术
布料流程是矿石采选流程中的重要环节。给料胶带机经可移动布料皮带向各料仓输送矿石，进行布料。目前矿山广泛采用有轨轮车布料，工人在现场目视料仓的料位，判断轮车的目标料仓，通过现场操作箱或机旁遥控器控制轮车前行、后行。其主要缺点是：
1、矿石生产现场粉尘、噪声很大，环境恶劣，对矿山工人较大的职业健康与安全隐患；
2、专职布料岗位占用固定的劳动力，增加了企业人工成本。
3、人工对实时料位、轮车位置的判断及对轮车的手工控制存在较大偏差与滞后性，劳动强度大、工艺控制不可靠。
目前，一些自动化程度较高的新建矿山，通过雷达料位计检测料仓料位、通过电磁式接近开关或激光测距仪检测皮带轮车位置，但应用效果极差。主要原因如下：
1、由于料仓口径大，以致物料一般呈锥形，造成雷达式料位计误差较大；
2、电磁式接近开关属于离散检测，一旦某个失效，会引起控制系统错误指令。
3、铁矿石及粉尘对电磁式接近开关、激光测距仪形成明显干扰，错误率高。
为了解决移动布料皮带的精确定位与自动控制，有必要开发一种精确定位与自动控制装置。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一套具备自动校正功能的布料轮车位置精确检测和自动控制系统。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种矿用布料轮车精确定位与控制系统，其特征在于：包括连续位置检测传感器、一个以上大口径矿仓料位检测装置、主控制器和通讯模块；所述连续位置检测传感器安装在所述矿用布料轮车的轮轴上，用于连续监测所述矿用布料轮车的位置；所述连续位置检测传感器采集的所述矿用布料轮车的位置信息通过所述通讯模块和信号滑缆输出至所述主控制器；所述各大口径矿仓料位检测装置分别安装在各矿仓与承重基础的结合部位，用于相应矿仓的物位信号；所述主控制器根据各矿仓的物位信号选择目标矿仓，根据目标矿仓与所述矿用布料轮车的相对位置生成控制信号，将所述控制信号输出至所述矿用布料轮车的电控回路，控制所述矿用布料轮车移动至所述目标矿仓。
所述连续位置检测传感器为绝对值编码器。
所述大口径矿仓料位检测装置为称重传感器。
所述通讯模块（8）为Profibus-DP通讯模块。
所述的矿用布料轮车精确定位与控制系统，还包括一个以上固定信标，所述各固定信标分别安装在各矿仓的中央位置，用于与连续位置检测传感器配合，校准所述连续位置检测传感器采集的位置信息。
所述固定信标为机械式位置开关。
所述的矿用布料轮车精确定位与控制系统，还包括上位机，所述上位机与所述主控制器连接。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本实用新型通过主控制器与矿仓料位检测装置相配合，实现布料工艺自动寻优，全自动控制轮车的前行、后行，实现了在恶劣工况环境下布料工艺全自动控制。它将工作人员从环境恶劣、劳动强度大的作业中解放出来；有效减少矿山企业人工成本。
2、本实用新型综合应用绝对值编码器和固定信标，实现了位置连续检测与自动校正，精确检测轮车位置，有效降低设备故障率及误操作率。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的电路原理图。
其中1-连续位置检测传感器、2-固定信标、3-大口径矿仓料位检测装置、4-主控制器、5-主电机、6-主电机控制箱、7-信号滑缆、8-通信模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例1：
一种矿用布料轮车精确定位与控制系统，其特征在于：包括连续位置检测传感器1、一个以上大口径矿仓料位检测装置3、主控制器4和通讯模块8；所述连续位置检测传感器1安装在所述矿用布料轮车的轮轴上，用于连续监测所述矿用布料轮车的位置；所述连续位置检测传感器1采集的所述矿用布料轮车的位置信息通过所述通讯模块8和信号滑缆7输出至所述主控制器4；所述各大口径矿仓料位检测装置3分别安装在各矿仓与承重基础的结合部位，用于相应矿仓的物位信号；所述主控制器4根据各矿仓的物位信号选择目标矿仓，根据目标矿仓与所述矿用布料轮车的相对位置生成控制信号，将所述控制信号输出至所述矿用布料轮车的电控回路，控制所述矿用布料轮车移动至所述目标矿仓。
所述连续位置检测传感器1为绝对值编码器。
所述大口径矿仓料位检测装置3为称重传感器。
所述通讯模块8为Profibus-DP通讯模块。
绝对值编码器是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，将其与轮轴结合在一起，用于测量直线位移。绝对型编码器采集的位置信息由输出代码的读数确定。在一圈里，每个位置的输出代码的读数是唯一的；电源断开时，绝对值编码器不与实际位置分离，不必寻找零位标记。
根据绝对值编码器的基本原理，布料车轮轴的转数N与相应状态下绝对值编码器码数A的变化量∆A具有以下关系：
N=β * ∆A
（1）
式中β为常数。
假定布料车轮为理想的圆周，且轮轴位于圆心处，C为轮周长，则可认为布料车行进距离为：
∆L= C* β * ∆A
（2）
在本实施例中有10个矿仓，分别为1-10号矿仓，定义1号矿仓中央为位置坐标原点，经实际测量，得到1-10号矿仓位置坐标为：
Ī=[I1,
I2…, I10]=[0,
8.91,17.90, 21.55,31.64,38.75,46.54, 54.55, 63.03,70.53]
根据公式（2）可知，布料车的位置坐标I可表示为：
I=C* β *
(A-A1)
(3)
式中，A1为矿用布料轮车在1号矿仓中央位置时绝对值编码器码数。
取C* β=a，-C* β *M1=b，公式（3）可化为
I=aA+b
(4)
参数a,b通过多次测量，运用最小二乘法进行曲线拟合得到。
已测Ī=[I1,
I2…, I10]=[ 0, 8.91,17.90,
21.55,31.64,38.75,46.54, 54.55, 63.03,70.53]，对应的绝对值编码器码数
Ā=[A1,
A2….，A10]=[8570,8626,8683,8706,8770,8815,8864,8915,8969,9016]
拟合得到a=0.158,b=-1354，即：
I=0.158A-1354
(5)
通讯模块8安装在主控制器4的背板上，通过信号滑缆7连接连续位置检测传感器1。
通讯模块8在 Profibus 网络设备和主控制器背板之间作为一个网关，主控制器将通讯模块8作为一个普通的 IO 模块。经软件组态后，通讯模块8块通过自身的内部数据库来实现主控制器4和连续位置检测传感器1的数据交换。
实施例2：
与实施例1的不同之处在于：还包括一个以上固定信标2，所述各固定信标2分别安装在各矿仓的中央位置，用于与连续位置检测传感器1配合，校准所述连续位置检测传感器1采集的位置信息。所述固定信标2为机械式位置开关。
由于矿用布料轮车的轮轴与连续位置检测传感器1很难做到绝对紧密的结合。在本实施例中连续位置检测传感器1为绝对值编码器。矿石料物沉重、车体惯性较大、轨道不平稳等复杂因素，导致出现明显的打滑、丢码现象，长期运行后单纯依靠绝对值编码器定位公式，会出现大于0.5m的偏差。
利用已知位置的机械式位置开关作为固定信标2，进行校准。
固定信标2安装于每个料仓的中央位置，开关信号输出至主控制器4。校准程序检测到第i个信标输出为高电平，则对坐标I赋值已知值，对公式 I=aA+b反向计算，完成对参数b的自动修正。
在轮车来回运行的过程中，主控制器4将反复进行参数校准，使定位获得极高的精度与稳定性。
实施例3：
与实施例2的不同之处在于：所述的矿用布料轮车精确定位与控制系统，还包括上位机，所述上位机与所述主控制器连接。
矿用布料轮车的自动控制有三种控制方式：
1）自动寻优。即上位机选择“远程自动”，布料车根据料仓的称重检测数据，自动选择最低料位料仓为目标位置。
2）远程人工。即上位机选择“远程手动”，工作人员根据生产需要，人工选择目标料仓，布料轮车自动到达。
3）本地控制。即上位机选择“本地模式”，维修人员根据维修需要况，通过操作箱手工移动。
Claims (7)
1.一种矿用布料轮车精确定位与控制系统，其特征在于：包括连续位置检测传感器（1）、一个以上大口径矿仓料位检测装置（3）、主控制器（4）和通讯模块（8）；所述连续位置检测传感器（1）安装在所述矿用布料轮车的轮轴上，用于连续监测所述矿用布料轮车的位置；所述连续位置检测传感器（1）采集的所述矿用布料轮车的位置信息通过所述通讯模块（8）和信号滑缆（7）输出至所述主控制器（4）；所述各大口径矿仓料位检测装置（3）分别安装在各矿仓与承重基础的结合部位，用于相应矿仓的物位信号；所述主控制器（4）根据各矿仓的物位信号选择目标矿仓，根据目标矿仓与所述矿用布料轮车的相对位置生成控制信号，将所述控制信号输出至所述矿用布料轮车的电控回路，控制所述矿用布料轮车移动至所述目标矿仓。
2.根据权利要求1所述的矿用布料轮车精确定位与控制系统，其特征在于：还包括一个以上固定信标（2），所述各固定信标（2）分别安装在各矿仓的中央位置，用于与连续位置检测传感器（1）配合，校准所述连续位置检测传感器（1）采集的位置信息。
3.根据权利要求1或2所述的矿用布料轮车精确定位与控制系统，其特征在于：所述连续位置检测传感器（1）为绝对值编码器。
4.根据权利要求2所述的矿用布料轮车精确定位与控制系统，其特征在于：所述固定信标（2）为机械式位置开关。
5.根据权利要求1或2所述的矿用布料轮车精确定位与控制系统，其特征在于：所述大口径矿仓料位检测装置（3）为称重传感器。
6.根据权利要求1或2所述的矿用布料轮车精确定位与控制系统，其特征在于：所述通讯模块（8）为Profibus-DP通讯模块。
7.根据权利要求1或2所述的矿用布料轮车精确定位与控制系统，其特征在于：还包括上位机，所述上位机与所述主控制器（4）连接。
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