SE530000C2 - En metod för styrning av transportband vilket förflyttar utsträckt gods - Google Patents

Description

15 20 25 30 530 ÛÛÛ US4749273 beskriver en metod och apparat för att avgöra materialflödeshastighet av bulkmaterial, som förflyttas på ett transportband, genom att kontinuerligt mäta konturen av bulkmaterialet, via en kontinuerligt mätande beröringsfri sändare-mottagare mekanism sammankopplad med en dator, och genom att beräkna ett tvärsnitt av bulkmaterialet. En avståndsmätande laser kan användas vilken sänder och mottar en reflekterande laserstràle.

Ett problem med transportband är att bandet kan börja sidovandra. Detta kan i sin tur öka slitaget på transportörens komponenter, och därmed kan skador kan uppstå när det transportbandet nöter mot andra komponenter på transportören. Sidovandring kan innebära att transportbandet måste stoppas vilket innebär störningar i produktion.

En känd metod för att detektera sidovandring är att placera en mekanisk givare som detekterar när en av kanterna på transportbandet passerar en viss position i sidled. En sådan givare ger enbart ett binärt resultat som sidovandring: Ja/Nej. Dessa givare är monterade så att de tillåter en viss sidovandring i båda riktningarna.

Med givare av detta slag går det inte att upptäcka sidovandring i ett tidigt skede. Förflyttning som sker mellan givarna går inte heller att detektera. Eftersom dessa givare är i kontakt med transportbandet för att upptäcka sidovandring har de en tendens att gå sönder då sidovandringen blir för kraftig. Ett exempel på en vanligt förekommande givare är en stavliknande anordning som ligger an mot en kant mot transportbandet. En sådan 10 15 20 25 30 530 ÛÛÛ 3 stavliknande anordning lutar något in mot bandcentrum då kanten befinner sig inom uppsatta toleranser. Då kanten på bandet passerar ett visst sidoläge tippar den stavliknande anordningen ut från bandet och slår till ett don, exempelvis en brytare som stoppar transportbandet.

Vid en viss förändring i sidled detekteras därmed att en avvikelse skett. En nackdel med metoden är att den endast detekterar en sidovandring då bandet vandrat till ett visst läge. Då bandet sidovandrat till detta läge stoppas bandet och transport av bulkmaterial upphör. En ytterliggare nackdel med den kända metoden är att kända mekaniska givare slits då de ligger i kontakt med transportbandet och därför tenderar att behövas bytas ut med vissa intervall. De sedan tidigare kända metoderna är således behäftade med ett antal problem.

Ett kvarvarande problem är att det kan förekomma störningar vid pålastning av transportband vilket leder till att vid avlastning uppstår en sned fördelning av materialet vilket leder till en icke-önskvärd fördelning av materialet i exempelvis en silo eller vid överlastning till annat transportband. Ett annat problem med sned fördelning av materialet är att det kan orsaka sidovandring på transportbandet. Ytterliggare ett problem med en felaktig pâlastning är material kan falla på sidan av transportbandet vilket ger upphov till ej önskvärda högar av material i pàlastningsområdet, så kallat spill.

Spillet leder till produktionsstörningar och måste åtgärdas. Det är därför önskvärt att kunna upptäcka sned fördelning vid pàlastning innan spill uppstår. ÄNDAMÅL OCH SAMMANFATTNING Av UPPFINNINGEN 10 15 20 25 30 530 ÛÛÛ 4 Ett ändamål med uppfinningen är att anvisa en metod för styrning i sidled av ett transportband där en utsträckt kropp förflyttas i transportbandets längsgående riktning, att metoden möjliggör identifiering av små sidorörelser av transportbandet i transportbandets tvärgående riktning.

Detta ändamål uppnås av en metod enligt patentkrav l. Metoden innefattar uträkning av styrsignaler till en anordning där uträkningen är baserad på positioner för reflekterade punkter av laserstrålar sända från en laserscanner. Anordningen är konfigurerad för att förflytta transportbandet i sidled. Metoden innefattar att laserscannern anordnas centrerad i transportbandets bredd i en position ovanför transportbandet. Laserstrâlar från laserscannern sänds i steg av ett svep ned mot transportbandet i en bredd bredare än transportbandets fulla bredd, laserstrålarna reflekteras mot punkter av den utsträckta kroppen, av synliga delar av transportbandet och av punkter utanför transportbandet.

Mätning utförs av avstånd till varje punkt där en stråle reflekterats tillbaka till laserscannern, vinkeln till varje reflekterad punkt är känd. Beräkning av position för varje reflekterad punkt baseras på avståndet och vinkel. Den utsträckta kroppen har en varierande bred i en riktning motsatt transportbandets längsgående riktning och en varierande höjd i en vertikal riktning ovan den längsgående riktningen. Uträkning av styrsignaler till anordningen utförs baserat på positioner för reflekterade punkter.

En fördel med metoden är att den möjliggör justering av transportbandet i sidled för att kompensera 10 15 20 25 30 550 ÛÛÛ 5 sidovandring eller att centrum av pàlastning av bulkmaterial avviker från centrum av transportbandet och att metoden innebär att endast en enhet för beröringsfria mätningar, den nämnda laserscannern, behöver anordnas vid transportbandet för att utföra nödvändiga mätningar.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen förklaras närmare under hänvisning till bifogade figurer, där Figur 1 visar en schematisk översikt över ett transportband 1 på vilken en längsgående kropp 3 transporteras i den längsgående riktningen. En laserscanner 2 är anordnad centrerad i transportbandets bredd i en position ovan transportbandet l. I figur l är laserscannern 2 inte aktiverad. Den utsträckta kroppen 3 har en varierande bredd b och en varierad höjd h.

Figur 2 visar att i varje svep sänds strålar ned mot transportbandet och även ned mot ett område utanför transportbandet. Laserstrålarna reflekteras mot punkter 7 på ytan av den utsträckta kroppen 3, av synliga delar 6a, 6b av transportbandet 1 och av punkter utanför transportbandet 8.

Figur 3 är en vy ovan transportbandet l. Vid varje svep eller scan av laserscannern över transportbandet reflekteras ett antal från laserscannern 2 sända strålar mot punkter på den utsträckta kroppen 3. I figur 3 indikeras ett antal punkter i varje svep 7 där strålarna reflekteras. Figur 3 visar vidare att laserstrålarna sänds ned mot bandet i en bredd bredare än transportbandet. 10 15 20 25 30 550 ÛÛÛ Figur 4 visar en avbildning av en beräknad profil 15 sammansatt av punkterna från ett eller flera svep av den utsträckta kroppen 3. Profilen 15 av ytan av den utsträckta kroppen 4 baseras på positioner för de reflekterade punkterna. Masscentrum 14 visas också i figur 4. Centrum av bandet 16 indikeras i figur 4.

Figur 5 är en vy ovan transportbandet 1 och visar på principen för identifiering av sidovandring. Figur 5 indikerar att transportbandet 1 kan sidovandra över tiden från ett läge för kanterna 6a', 6b' till ett andra läge 6a, 6b. Riktningen 9 av en sidovandring indikeras i figur 5.

Figur 6 är ett diagram som exemplifierar sidovandring i ett scenario som sträcker sig över ett antal minuter. Sidovandring detekteras genom att observera förändring 9, som ej är tillfällig, av kanterna på transportbandet 1 i sidled. Figur 6 visar en sidovandring i vänster riktning sedd utifrån riktningen på transportbandets rörelseriktning 5.

Figur 7 är en figur över ett transportband med ett pålastningsschakt där bandet övervakas av en laserscanner. Gods lastas på bandet genom pålastningsstupet. Transportbandet kan vara utrustat med ett justerbart rullställ för att kompensera en från centrum av transportbandet förskjuten pålastningsprofil eller för att kompensera för detekterad sidovandring.

Figur 8 visar en principskiss för ett vridbart rullställ. Genom att vrida rullen motverkas sidovandring l0 15 20 25 30 550 000 7 av bandet. Även en sned pålastningsprofil kan motverkas genom att vrida rullen.

Figur 9 visar en principskiss över en svep profil då ett transportband går tomt. Då transportbandet går tomt finns möjligheter att kalibrera systemet. Bland annat kan förväntad position för sidokanter på bandet kalibreras.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL En metod för styrning i sidled av ett transportband enligt uppfinningen innefattar att en laserscanner 2 anordnas centrerad i transportbandets bredd i en position ovanför transportbandet 1. Alternativt kan annan enhet användas som är lämplig som svepande optisk givare.

Laserscannern 2 kan anordnas på en för ändamålet avsedd ställningskonstruktion. Ställningen kan innefatta ben som avses placeras på golvet vid transportbandet, ställningen kan alternativt vara ansluten till bärande konstruktion av transportbandet eller alternativt kan ställningen anslutas till del av taket i anläggningen. Även andra enheter för mätningar som utnyttjas för detektering av sidovandring kan vara anordnade vid transportbandet.

Transportbandet ingår typiskt i en transportör med ställningar och rullar.

I aktivt läge sveper laserscannern 2 laserstrålar 4 ned mot transportbandet i en bredd bredare än transportbandets 1 fulla bredd. En lämplig laserscanner sänder laserstrålar i steg mellan 0,25 och 1 grad.

Upplösningen bör vara minst 10 mm och standardavikelsen bör vara bättre än +/- 20 mm. Det är önskvärt att minst 10 15 20 25 30 530 ÛÛÛ 8 20 laserscannern har kapacitet att klara minst 20 svep i per sekund.

Transportbandets plan kan ses som ett fiktivt plan då transportband för bulkmaterial typiskt är mer eller mindre U~formade. Transportbandets plan är inte nödvändigtvis vinkelrät mot jordaxeln, detta då transportbandet kan avse att förflytta bulkmaterial inte enbart i längdled utan även i höjdled sett från pålastningens till avlastningens position i en anläggning.

Beräkningar vilka baseras på mätningar från laserscannern 2 används för att beräkna styrsignaler till en anordning vilken är konfigurerad att förflytta transportbandet l i sidled. Transportbandet kan sägas ha en överpart, på vilken den utsträckta kroppen transporteras, och en underpart som är den returnerande delen av transportbandet som därmed är i en position under överparten. Anordningen kan vara positionerad för att påverka antingen underpart eller överpart av transportbandet 1. Ett flertal typer av anordningar är möjliga att nyttja. Då ett vridbart rullställ 20 nyttjas kan rullstället vara anordnat antingen överparten eller underparten av transportbandet. Då rullstället 20 är anordnat överparten innefattar det ett antal rullar, typiskt tre. Då det vridbara rullstället är anordnat underparten innefattar det typiskt endast en rulle. I en utföringsform kan ett flertal ställbara rullställ 20 användas.

I en utföringsform nyttjas ett flertal anordningar antingen av liknande typ eller med olika konfigurationer 10 15 20 25 30 530 ÛÛÛ 9 för att justera bandet i sidled. Beräkning av styrsignaler kan exempelvis utföras av ett styrsystem, en för ändamålet anpassad enhet eller i en enhet som utför beräkning av position för reflekterade punkter Figur l visar en schematisk översikt över ett transportband 1 på vilken en längsgående kropp 3 transporteras i den längsgående riktningen. En laserscanner 2 är anordnad centrerad i transportbandets bredd i en position ovan transportbandet 1. I figur 1 är laserscannern 2 inte aktiverad. Den utsträckta kroppen 3 har en varierande bredd b, och en varierad höjd h i en vertikal riktning ovan den längsgående riktningen 5. Den utsträckta kroppen består exempelvis av bulkmaterial som sten, krossad malm, stenkol eller spannmål. Laserscannern 2 kan innefatta en laseravståndsmätare, en motor och en spegel vilken är roterbar med motorn.

Figur 2 visar att i varje svep sänds strålar ned mot transportbandet och även ned mot ett område utanför transportbandet. Laserstrålarna reflekteras mot punkter 7 på ytan av den utsträckta kroppen 3, av synliga delar 6a, 6b av transportbandet 1 och av punkter utanför transportbandet 8. Laserscannern mäter avstånd till varje punkt där en stråle reflekterats tillbaka till laserscannern, exempelvis med hjälp av en laseravståndsmätare. Vinkeln är känd för varje reflekterad laserstråle, exempelvis genom att en vinkel på en spegel i laserscannern är känd.

Figur 3 är en vy ovan transportbandet 1. Vid varje svep eller scan av laserscannern över transportbandet reflekteras ett antal från laserscannern 2 sända strålar 10 15 20 25 30 550 000 10 mot punkter på den utsträckta kroppen 3. I figur 3 indikeras ett antal punkter i varje svep 4a-4i där strålarna reflekteras. Figur 3 visar vidare att laserstràlarna sänds ned mot bandet i en bredd bredare än transportbandet l. Varje svep indikeras med prickar 7 för positionerna där strålarna träffar och pilar för riktning på varje svep 4a-4i. Det är möjligt att scanna i andra varianter, som exempelvis i samma riktning för samtliga svep. Beräkning av position för varje reflekterad punkt baseras på det uppmätta avståndet och vinkel till varje reflekterad punkt. Det uppmätta avståndet kan exempelvis beräknas med hjälp av ”time of flight” alternativt med hjälp av att mäta fasförskjutning mellan sänd stråle och stråle från reflekterad punkt.

Figur 4 visar en avbildning av en beräknad profil 15 sammansatt av punkterna från ett eller flera svep av den utsträckta kroppen 3. Profilen 15 av ytan av den utsträckta kroppen 3 baseras på positioner för de reflekterade punkterna 4. Masscentrum 14 av tvärsnittet av den utsträckta kroppen visas också i figur 4. En avvikelse av masscentrum 14 från centrum av bandet kan associeras till sidovandring. Beräkning av masscentrum 14 i höjdled kan baseras på medelvärdesbildning av position i höjdled av reflekterade punkter 7 i ett eller flera svep.

I en utföringsform kan ett system enligt metoden upptäcka och logga varierande typer av bandskador som förekommer på transportbandet. Genom att analysera varje svep från laserskannern 4a-4i samt använda ett filter som har byggts upp och korrigerats av tidigare korrekta svep där det inte har varit någon skada på bandet l, kan 10 15 20 25 30 530 ÛÛÛ ll systemet beräkna inom vilket område bandkanterna 6a, 6b ska befinna sig. Om bandkanten 6a, 6b vid ett eller flera svep 4a-4i hamnar utanför det beräknade området och bandbredden då avviker från positioner vid tidigare och senare svep kan det tyda på en skada på bandet 1. Om denna skada sen återkommer med samma frekvens kan systemet definiera det som en bandskada. Denna skada kan sen loggas för uppföljning.

Figur 5 är en vy ovan transportbandet l och visar på principen för identifiering av sidovandring. Figur 5 indikerar att transportbandet l kan sidovandra över tiden från ett läge för kanterna 6a', 6b' till ett andra läge 6a, 6b. Riktningen 9 av en sidovandring indikeras i figur 5.

Figur 6 är ett diagram som exemplifierar sidovandring i ett scenario som sträcker sig över ett antal minuter. Sidovandring detekteras genom att observera förändring 9 av kanterna 6a, 6b på transportbandet l i sidled. Figur 6 visar en sidovandring 9 i vänster riktning sedd utifrån riktningen på transportbandets rörelseriktning 5. Metoden möjliggör att ett system kontinuerligt kan följa bandets rörelser i sidled. Det är därmed möjligt att aktivt styra bandet 1 så att det inte vandrar för lång och orsakar skador på bandet eller dess omgivning. I en utföringsform kan gränser ll, 12 för avvikelse i sidled definieras. Om bandcentrum eller bandkanter passerar de gränserna ll, 12 för sidovandring, kan en styrsignal skickas till anordning för mekanisk styrningen av bandet som styr tillbaka bandet i rätt position. Styrning och reglering sker med de principer som gäller för styr- och 10 15 20 25 30 530 000 12 reglerteknik, vilka är kända av fackmannen. Kurvan 13 i figur 6 indikerar att aktiv styrning i sidled av bandet 1 aktiverats när en gräns 12 av 30 mm avvikelse i sidled passerats och bandet har efter det styrts tillbaka i sidled.

Figur 7 är en figur över ett transportband 1 med ett pålastningsstup 19 där bandet 1 övervakas av en laserscanner 2. Gods lastas på bandet 1 genom pålastningsstupet 19. Transportbandet 1 innefattar en vändtrumma/drivtrumma 17 i vardera änden av bandet 1.

Transportbandet 1 kan vidare innefatta ett vridbart rullställ 20. Ett Pålastningsstupet 19, som är ett exempel på pàlastningsanordning, kan vara justerbart i sidled och därmed kan pålastningsstupet 19 justeras i sidled för att förflytta masscentrum 14 i motsatt riktning jämfört med oönskad förändring av masscentrum 14 av den utsträckta kroppen 3.

Figur 8 visar en principskiss för ett vridbart rullställ 20. Genom att vrida rullstället 20 motverkas sidovandring av bandet. Även en sned pålastningsprofil kan motverkas genom att vrida rullstället 20. Rullstället 20 kan exempelvis vridas genom att en styrsignal skickas till ett cylinderliknande ställdon 21 vilket är anordnat ett styrstag anordnat rullstället vilket vrider rullstället kring en axel. Axeln är riktad mot transportbandet, det vill säga huvudsakligen vinkelrätt mot transportbandets plan. På så sätt kan det vridbara rullstället 20 justera en sidokraft mot bandets 1 undersida som påverkar bandet l att röra sig i sidled motsatt den oönskade sidovandringsriktningen eller motsatt den riktning som masscentrum 14 oönskat avviker från bandets centrum 16. 10 15 20 25 30 530 000 13 Figur 9 visar en principskiss över en svepprofil 22 då ett transportband 1 går tomt. Då transportbandet 1 går tomt finns möjligheter att kalibrera systemet. Bland annat kan förväntad position för sidokanter 6a, 6b på bandet kalibreras. Profilen visar punkter som reflekterats mot bandets yta 25, sidokanterna på bandet 23 samt det omkringliggande golvet 24.

Detektering av position på en bandkant kan utföras genom att utgå från bandets lägsta identifierade punkt 25. Detekteringen av bandkanterna 23 kan utföras på följande sätt: Man utgår från en referenskurva. Utifrån den får man bandets lägsta punkt 25. Alla punkter som är lägre än denna punkt, plus en offset, exempelvis 70 mm, är inte bandet. För varje nytt svep 4a~4i jämförs varje punkt från det aktuella svepet med den lägsta punkten 25, referenspunkten. Den första kanten detekteras genom att från en punkt som ligger under vår referenspunkt hitta en punkt som ligger högre än referenspunkten. Den andra kanten detekteras genom att från en punkt som ligger över referenspunkten hitta en punkt som ligger lägre an referenspunkten. Avståndet mellan dessa punkter ger bredden på bandet. Hälften av bredden på bandet ger bandcentrum 16. Om bandet rör sig i sidled, flyttas båda bandkanterna 6a, 6b med samma avstånd och centrumet 16 på bandet följer med.

Uppfinningen begränsas inte till de ovan nämnda utföringsformerna utan kan varieras på många sätt inom ramen för de bifogade patentkraven. Stegen i den i 530 ÛÛÛ 14 patentkraven beskrivna metoden behöver nödvändigtvis utföras i den nämnda ordningen.

Claims (7)

10 15 20 25 30 550 000 15 PATENTKRAV

1. l. En metod för styrning i sidled av ett transportband (1) på vilken en utsträckt kropp (3) förflyttas i transportbandets längsgående riktning (5), den utsträckta kroppen (3) har en varierande bredd (b), och en varierande höjd (h) i en vertikal riktning ovan den längsgående riktningen (5), innefattande: anordnande av en laserscanner (2) centrerad i transportbandets bredd i en position ovanför transportbandet (l); sändande av laserstrálar från laserscannern (2) i steg av svep (4) ned mot transportbandet (1) i en bredd bredare än transportbandets fulla bredd, laserstrålarna reflekteras mot punkter (7) av den utsträckta kroppen (3), av synliga delar (6a, 6b) av transportbandet (1) och av punkter utanför transportbandet (8): mätning av avstånd till varje punkt där en stràle reflekterats tillbaka till laserscannern, vinkeln till varje reflekterad punkt (7) är känd; beräkning av position för varje reflekterad punkt (7) baseras på avståndet och vinkel; uträkning av styrsignaler till anordning där uträkningen är baserad på positioner för reflekterade punkter, och anordningen är konfigurerad för att förflytta transportbandet (1) i sidled.

2. Metoden enligt patentkrav l där anordningen innefattar ett vridbart rullställ (20).

3. Metoden enligt patentkrav 2 där rullstället (20) påverkas av ett styrstag vilket gör att rullstället (20) roterar kring en axel som är huvudsakligen lO 15 20 25 30 530 000 16 vinkelrätt mot transportbandets plan, och att styrstaget innefattar ett cylinderliknande ställdon (21).

4. Metoden enligt patentkrav 3 innefattande detektering av sidovandring baserad pâ positioner för reflekterade punkter, vilken identifiering innefattar beräkning av förflyttning av en av transportbandets sidokanter (6a, 6b) i sida (9): motverkande av sidovandring genom att anordningen páför en sidokraft på bandet motriktad detekterad sidovandringen.

5. Metoden enligt patentkrav 4 där detektering baseras på, en reflekterad punkt (23) närliggande sidokanten (6a, 6b) av transportbandet (1) och en reflekterad punkt (24) utanför transportbandet (l) varigenom position för kanten på transportbandet (1) identifieras, och beräkningen vidare baseras på tidigare identifierad position av sidokanten (6a', 6b').

6. Metoden enligt patentkrav 3 eller 5 där beräkning av masscentrum (14) för ett tvärsnitt av den utsträckta kroppen (3) baserad på positionerna för de reflekterade punkterna (7); lagring av masscentrum (14) av den utsträckta kroppen (3) i en minnesyta; detektering av att centrum för pálastning av utsträckt gods sker vid sidan av centrum av transportbandet (1) genom att beräkna förändring av masscentrum (14) innefattande databearbetning av lagrade värden av masscentrum (14). 10 530 000 17

7. Metoden enligt patentkrav 6 där anordningen påför en sidokraft på transportbandet (l) för att motverka sidovandring till följd av att pålastning sker vid sidan av transportbandets (l) centrum.