DD266074A1 - Vorrichtung zur positionierung von foerdergutabgabeeinrichtungen - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung zur Positionierung von Foerdergutabgabeeinrichtungen, vorwiegend Beladeauslegern, ueber Aufgabeeinrichtungen nachgeschalteter Foerdermittel wie Bandanlagen, Bandwagen und Absetzer ist insbesondere anwendbar zwischen Gewinnungsgeraeten und Foerderanlagen in der Braunkohleindustrie und in der Bau- und Silikatrohstoffindustrie. Die automatische Positionierung soll eine freie Uebergabe des Foerdergutes ohne manuelle Einwirkung gewaehrleisten und mechanische Verbindungen zwischen Beladeauslegern und Aufgabeeinrichtung eruebrigen. Die Vorrichtung besteht aus einer mittig ueber dem Foerdergutabwurf angeordneten punktfoermigen Strahlungsquelle und einer Messbasis mit zwei Strahlungsempfaenger auf Halbleiterbasis ueber dem abfoerdernden Foerdermittel oder einer Aufgabevorrichtung sowie der zugehoerigen Rechnereinheit. Als Strahlungsquelle dient ein Sender fuer sichtbares, UV- oder IR-Licht.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung iur Positionierung von Fördorgutabgabeeinrichtungen über Aufgabeeinrichtungen nachgeschalteter Fördermittel wie Bandanlagen, Bandwagen und Absetzer. Sie ist insbesondere anwendbar zwischen Gewinnungsgeräten und Förderanlagen in der Braunkohlenindustrie und In der Bau· und Silikatrohstoffindustrie.

Charakteristik der bekanrf'»o technischen Losungen

Die einfachste Form der Positionierung ist die visuelle Beobachtung von Fördergutabgabeeinrichtungen, insbesondere Beladeausleger, und des Aufgabeelementes zueinander mit nachfolgender Handregelung des Beladeauslegert. Es sind des weiteren Erfindungen bekannt, die Anwendung in der Montanindustrie und/oder Landwirtschaft finden können. Nach Prüfung und Analyse der entsprechenden Erfindungsbeechreibungen können diese in drei Gruppen eingeteilt werden. Die erste Gruppe, die Patentschriften OO 96386, DD 99339,00 109975,00 134762 und 00 202673, ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagebestimmung der Abgabeeinrichtung nur eine oder zwei Koordinaten ermittelt werden, die Meßwerterfassung diskret und diskontinuierlich erfolgt und dementsprechend eine diskrete, diskontinuierliche Steuerung vorgesehen ist. 'nnerhalb eines Aufgabebereiches, z. B. zwischen Bagger und abfördernder Bandanlage bestehen durch die unterschiedlichen und nicht in jedem Fall aufeinender abgestimmten Bewegungsmöglichkeiten der beteiligten Elemente differenzierte dynamische Bedingungen mit stflndig sich in Größe und Richtung veränderlichen Vektoren der Beschleunigung, Geschwindigkeit und des Weg«·. Dieser Sachverhalt bedingt Meßeinrichtungen und andere technische Mittel, mit denen die Bewegungsablauf« innerhalb einer zwischen den Fordermitteln vorhandenen freien Übergabe analog und kontinuierlich überwacht und gesteuert \verden können. Mit einer diskreten, diskontinuierlichen Meßwerterfassung und Steuerung, wie sie als Zweipunktregelung in ολγ ersten Gruppe der Patentschriften vorgesehen sind, ist eine Fehlsteuerung nicht zu vermeiden. Gleichfalls ist die Lagebestimmung in zwei oder weniger Koordinaten u. U. von Nachteil und beschränkt die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Lösungen auf spezielle Einsatz"· :e.

Die Patentschrift. OD 136382, DD 206656, DD 208124 und DO 211532 gehören einer zweiten Gruppe an. Für diese sind die Lagebestimmung des Abgabeelementes in drei Koordinaten sowie die analoge, kontinuierliche Meßwerterfassung charakteristische Merkmale. Von Nachteil ist aber, daß bei dieser Gruppe der Erfindungen zwischen Abgabeelement und Aufgabeeinrichtung ein« mechanische Verbindung in Form von Steuerstangen oder Seilen angeordnet ist bzw. eine mechanische Abtastung besteht.

Allen genannten Erfindungen ist gemeinsam, daß die Wirksamkeit der jeweiligen vorgeschlagenen Einrichtung, Vorrichtung oder Anordnung auf den unmittelbaren Aufgabebereich beschränkt ist. Eine automatische Steuerung des Abgabeapparaies von außen In den Aufgabebereich hinein ist somit nicht möglich.

Eine dritte Gruppe von Erfind -,igen sieht die Verwendung optischer Abbilciungseinrichtungen vor. Bei der Schaltungsanordnung narn OO 205663 werden mittels einer HalbluHer*bbildungseinrichtung '!nearer Ortung d~>r Fördergurt und das auf Ihm lagernde Fördergut in einer Achse (Querachse de» Gurte») abgebildet und die dabei vorhandenen Kontrastunterschiede zur sinnfaltigen Steuerung der Abgabeeinrichtung verwandt. Diese Schaltungsanordnung besitzt eine analoge, kontinuierliche Meßwerterfassung und weist keine mechanischen Kopplungen auf. Nachteilig lit, daß sie nur für den speziellen Fall der direkten Übergabe des Fördergutes von einem Baggerbeladeausleger auf ein Bend ohne Aufgabei ollentisch, Aufgebetrichter, Aufgabeschurre ο. ä. verwendbar Ist.

Eine andere Vorrichtung zur Bestimmung der räumlichen Lage einer Strahlungsquelle (DE-OS 2833272) arbeitet mit mindestens drei Dedektoren, die mindestens drei verschiedene durch die Strahlungsquelle gehende Ebenen bestimmen. Indem sie deren Strahlung aufnehmen. Die Signale der Dedektoren werden für die Bestimmung der Koordinaten der Strahlungsquelle elektronisch ausgewertet. Des System zur Bestimmung einer F/ichtungsachse eines innerhalb eines begrenzten Raumes beweglichen Körpers In bozug auf die Raumbegrenzung besteht dann aus mindestens einer Gruppe von drei Lichtquellen, die mh mindestens zwei Dedektoren zusammenwirken. Diese für geschlossene, abgeschirmte Räume ausgelegte Vorrichtung ist in ihrer Anordnung mit mehreren Strahlungequellen und mehreren Dedektoren für eine offene Bauweise nicht geeignet, weil eine ungewollte Beeinflussung durch andere Signale relativ leicht gegeben ist. Außerdem ist die Anordnung mehrerer Strahlungsquellen winkelabhängig zu den Dedektoren.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die automatische Positionierung einer Fördergutabgabeeinrichtung, insbesondere Beladeausleger übor eine Aufgabeeinrichtung uachgeschalteter Fördermittel mittels einer Meßvorrichtung, die den Betriebsbedingungen eines Bergbau· oder Rohstoffveredelungsbetriebes durch einen robusten, einfachen Aufbau entspricht.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur räumlichen Positionierung eines ortsveränderlichen Förderelementes in Beziehung zu einem nachgeschaltettm und in relativ geringer Entfernung befindlichen anderr η Förderelement unter Verwendung einer punktförmigen {Strahlungsquelle zu entwickeln. Die Vorrichtung soll eine freie Übergabe des Fördergutes ohne manuelle Einwirkung gewährleisten und m^r.anieche Verbindungen zwischen Beladeausleger und Aufgibeeiririchtung erübrigen. Des weiteren soll die Vorrichtung selbst keine

mechan/sch bewegten Teile besitzen, eine analoge, kontinuierliche Meßwerterfassung ermöglichen, für weitere Aufgaben dor ein-, zwol- und dreidimensionalen Legebestimmung im Entfernungsbereich von etwa 3 m bis 50 m universell verwendbar und dafür einfach umrüstbar sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gel&tt, d»ß über der abfördernden Förderanlage in Beziehung zur Aufgabeeinrichtung eine Meßbasis errichtet ist, daß an dieser Meßbasis zwei Strahlungsempfänger befindlich sind, daß eine

punktförmige Strahlungsquelle mittig über dem Fördergutabwurf einer Fördergutabgabeeinrichtung angeordnet ist, daß die

Strahlungsempfänger und der Strahlungssender die Eckpunkte eines Dreieckes bilden und die räumliche Lage der Strahlungsquelle in bezug zur Meßbasis durch Vorwärtseinschnaiden und trigonometrische Höhenmessung bestimmbar Ist. Die Meßbasis ist In Form einer Brücke lageveranderlich, feststellbar und justierbar auf dem Traggerüst des Fördert nittels

angeordnet und ist dazu vorzugsweise mit einem Fahrwerk versehen, welches sich auf den mit der Förderanlage veibundenen

Rückschienen abstützt. Die Meßbasis kann auch unmittelbar mit der Aufgabeeinrichtung verbunden sein. Die Verfahrbarkelt bzw. die Möglichkeit zur Lageveränderung dient dem Nachführen der Meßbasis zur Aufgabeeinrichtung,

wobei die Aufgabeeinrichtung selbst zur LängsAch&e, z.B. des Gurtbandförderers, verfahrbar und ein Aufgabetrichter, ein

Aufgabetisch, ein Aufgabewagen u. S. sein kann. Die Meßbasi» ist orthogonal zur Länggaghso der Förderanlage angeordnet, befindet sich in räumlicher Beziehung zur Aufgabeeinrichtung und in einer solchenEntfernung zum Abgabeeloment mit Strahlungsquelle, damit die Strahlungsquelle

einerseits nif.ht mit einer unnötig hohen Intensität ausgelegt sein muß und andererseits die Strahlung durch Aerosole und

Stäube keim für die Meßeinrichtung unzulässige Abschwächung erfährt. Auf der Meßbasis befinden sich zwei Strahlungsempfänger justierbar und äquidistant zur Längsachse der Fördereinrichtung in

der Weise angeordnet, daß eine erste interne Raumachse jedes Strahlungsempfängers parallel zur Längsachse des Fördermittels verläuft, daß ein« zweite interne Raumachse des einen Strahlungsempfängers in Richtung und Lage 'dentisch ist mit der des zweiten Strahlungsempfängers und die Längsachse der Meßbasis bilden, daß die ersten und zweiten internen Raumachsen der

Strahlungsempfänger eine Bezugnebene bilden, die parallel zu einer Ebene liegt, welche gebildet wird von der Längs- und Querachse des Fordermittele oder der Aufgabeeinrichtung und daß eine dritte Interne Raumachse des einen Strahlungsempfängern parallel zu der des zweiten Strahlungsempfängers verläuft. Der Strahlungsempfänger besteht aus einer an sich bekannten Halbteiterabbildungseinrichtung mit zweidimensional Ortung

und Quadrantenerkenriung und einer vorgesetzten Optik, mittels der die von der Strahlungsquelle ausgesendete Strahlung auf die HalbleHerabbildunuseinrichtung fokussiert wird. Das dadurch in der Halbleiterabbildungssinrichtung erzeugte

Ausgangssignal ist adäquat den jeweils zur Strahlungsquelle vorhandenen Dreiecks- und Höhenwfnkeln. Mit Kenntnis der Basislänge, der zwei anliegenden Dreieckswinkel und eines Höhenwinkels ist die räumliche Lage der Strahlungsquelle in bezug

zur MefiDasie bestimmbar.

Als Strahlungsquellen sind punktförmige, leistungsstarke, von der Umgebung markant unterscheidbare Sender für »ichtbires, UV- bzw. IR-Licht einsehbar. Die von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung trifft auf die beiden Strahlungsempfänger, die diese als optisches Signal

aufnehmen. Dazu wird die Strahlung durch ein Linsensystem fokussiert und al« Bildpunkt eut einer

Halbleiterabbildungseinrichtung abgebildet. Die in der Halbleiterabbildungseinrichtung erzeugten Signale, die den Bildpunktkoordinaten und damit auch den entsprechenden Wir.keln adäquat sind, werden in einer nachgeschalteten

Auswerteeinheit nach einem vorgegebenen Prozeßmodul in der Weise verarbeitet, daß die Istposition der Fördergutabgabeeinrichtung bestimmt und mit der Sollposition verglichen wird und daß zur Korrektur entsprechende Steuerbefehle an die Antriebssysteme der Fördergutabgabeeinrichtung und der Fördergutaufgabeeinrichtung gegeben werden.

Ausführungsbelsplel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsot-ispiel und den zugehöriger. Zeichnungen naher erlfiutert werden, wobei Fig. 1 ein vereinfachtes Schema der Vorrichtung zur Bestimmung der Lage und zur Positionierung von Beladeauslegern Ober einer Aufgabeeinrichtung eines Gurtbandförderers darstellt und in der Fig. 2 die äußere und innere Justine der Strahlungsempfänger und ihrer Elemente dargestellt ist.

Für die prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1 wird angenommen, daß der Beladeausleger 1 über den Aufgabebereich 2 des Gurtbandförderers 3 zu positionieren ist. Zu diesem Zweck ist Ober dem Gurtbandförderer 3 orthogonal zu «einer Ltngsachse 4 und in Sollhöhe des Beladeauslegers 1 eine Meßbasis 5 angeordnet. Die Meßbasis 5 ist in ihrer I ige zum Aufgabebereich 2 vermessen und auf den Ruckschienen β verfahr- und feststellbar. Die rWeßbasis 6 ist an den Endpunkten der Basis a mit den Strahlungsempfängern 7 und 8 und der Fördergutabwurf 9 des Beladeauslegers 1 mit der Strahlungsquelle 10 ausgestattet.

Die von der Strahlungsquelle 10 ausgesandten optischen Signale werden von den Empfängern 7 und 8 empfangen, umgewandelt und in einer nachgeschalteten Autwerteeinrichtung bekannter Art zur Bestimmung dor anliegenden Dre'/ecluiwinkel α und ß sowie der Höhenwinkel y und ö verarbeitet. Mit Kenntnis der Basis a, der anliegenden Dreieckswinkel α und ß so wie eines Höhenwinkelsy oder ö ist die räumliche Lage des Fördergutabwurfes 9 in bezug zur Meßbasis 5 und damit zum Ai/fgabi bereich 2 mathematisch bestimmt.

Dto erfindungsgemlße Vorrichtung gestattet die analoge Steuerung des Beladeauslegers in einem Beobachtungsraum, dessen Größe abhängig ist von den Öffnungswinkeln der Empfänger 7 und 8, der Basis a und der gegebenen Sichtweite. Bei zweckmäßiger Wahl der Parameter ist der Beobachtungsraum größer als der Aufgabeberelch 2, so daß der Beladeausleger 1 in den Grenzen des Beobachtungsraumes auch von außen in den Aufgabebereich mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung gesteuert werden kann.

Als Strahlungsquelle sind ein leistungsstarker, punktförmiger IR-Strahler und als Strahlungsempfänger eine Meßkammer in der Ausführung einer CCD-Kamera verwendbar. Die besondere interne und externe Anordnung der Meßkammern und ihrer Elemente sind in der Fig. 2 ersichtlich.

Die Meßkammer 7 oder 8 beiteht aus einer an sich bekannten Halbleiterabbildungsein>.. !"*· ^ir>a 1¹ ./der 12 mit zweidimensionaler Ortung in x- und z-Richtunrj sowie einem vorgeschalteten Linsensystem 13 oder 14. Die Halbleiterabbilungseinrichvung 11 oder 12 befindet sich in der Bildobene und mit seinem Koordinatenursprung in der Aufnahmeachse y oder y' der jeweiliger Meßkammer 7 oder 8. Die Meßkemmern 7 und 8 sind auf der Meßbasis S (Fig. 1) in der Weise angeordnet, daß die Aufnahmeachsen y und / rechtwinklig zur Basisachse 15, achsenparallel zueinander und zur Längsachse 4 des Fördermittels verlaufen.

Die von der Lichtquelle 10 (Fig. 2) ausgesandte Strahlung wird durch das Linsensystem ' 3 und 14 fokussiert und als Bildpunkt P' bzw. P" auf der zugehör gen Halbleiterabbildungeeinrichtung 11 und 12 abgebildet. Die In den Halbleiterabbildungseir/richtungen 7 und 8 erzeugten Signale sind adäquat den zugehörigen Bildpunktkoordinaton X', Z' bzw« X", Z" und somit auch Jen Winkein α, ß, jr und ö. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nicht auf die Lagebestimmung und Positionierung von Beladeauslogern o.a. beschränkt. Die Vorrichtung ist mit Vorzug in jenen Bereichen der Technik verwandter, wo die räumliche Lego von markierbaren lageveränderlichen Objekten in einem Entfernungsbereich von wenigen Metern 'Jis etwa 50m automatisch bestimmt und/oder überwacht und/oder gesteuert werden muß.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Positionierung von Fördergutabgabeeinrichtungen, gekennzeichnet dadurch, daß auf der Fördergutabgabeeinrichtung mittig Ober dem Fördergutabwurf eine punktförmige Strahlungsquelle und über der abfordernden Förderanlage in Beziehung zur Aufgabeeinrichtung eine Meßbasis mit zwei justierbaren Strahlungsempfängern orthogonal zur Längsachse des Fördermittels angeordnet ist, welche ein Dreieck bilden, wobei sich die Strahlungsempfänger äquidistant zur Längsachse des Fördermittels befinden, eine erste interne Raumachse jedes Strahlungsempfängers parallel zur Längsachse des Fördermittels verläuft, eine zweite interne Raumachse dos einen Strahlungsempfängers in Richtung und Lage identisch i»t mit der des zweiten Strahlungsempfängers und die Längsachse der Meßbasis bilden, daß die ersten und zweiten internen Raumachsen der Strahlungsempfänger eine Bezugsebene bilden, die parallel zu einer Ebe*ne liegt, welche gebildet wird von der Längs- und Querachse des Fördermittel oder einer Aufgabeeinrichtung, und daß eine dritte interne Raumachse des einen Strahlungsempfängers parallel zu der des zweiten Strahlungsempfängers verläuft.

2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßbasis in Form einer Brücke lageveränderlich, feststellbar und justierbar auf dem Traggerüst des Fördermittels, vorzugsweise mit einem Fahrwerk auf den Rückschienen des Fördermittels, angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßbasis auf einer lageveränderlichen, feststellbaren Aufgabeeini ichtung justierbar angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Strahlungsempfänger an sich bekannte Halbleiterabbildungseinrichtungen mit zwetdimensionaler Ortung und Quadrantenerkennung und einer vorgesetzten Optik sind.

5. Vorrichtung r.ach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß als Strahlungsquelle ein leistungsstarker, von der Umgebung markant unterscheidbarer Sender für sichtbares, UV- oder IR-Licht einsetzbar ist.