一種料堆邊緣檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及控制工程領域，公開了一種料堆邊緣檢測裝置，所述料堆邊緣檢測裝置包括：邊緣檢測器，安裝在取料機上，用于檢測料堆邊緣信號；以及處理器，與所述料堆邊緣檢測器連接，在所述檢測到的料堆邊緣信號滿足預定條件的情況下，確定所述取料機運轉至所述料堆的邊緣。如此能夠及時檢測料堆邊緣，提高了檢測效率并保證了作業的安全性。
【專利說明】
一種料堆邊緣檢測裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及控制工程領域，具體地，涉及一種料堆邊緣檢測裝置。
【背景技術】
[0002]取料機是散料運輸機械中的重要設備，它的主要功能是將堆場的物料(一般指煤炭或者礦石，以下以煤炭為例進行敘述)取到皮帶機上，通過皮帶機再倒運到裝船機上進行裝船運輸。一般來講，在國內的取料機都人工手動取料，每次取料作業時，司機通過眼睛觀察煤堆的形狀，首先對煤堆進行分層(一般分為三層)，判斷出取料機斗輪對煤堆的第幾層進行取料并大概確定具體切入點；然后手動控制取料機的行走、回轉、俯仰等動作，使取料機斗輪對準到煤堆上，啟動斗輪和懸臂皮帶機，以開始取料。通常，采取回轉取料，即先左轉，左轉到邊后取料機前行1-2米，再右轉，右轉到邊后取料機再次前行1-2米，如此反復，直至當前層取料完畢后，人工控制取料機后退至下一層取料位置，下降大臂使斗輪對準下一層煤堆切入點，再次開始回轉取料作業。等裝船機船艙達到需要的煤炭數量后，停止取料，并且手動控制取料機大臂回轉、俯仰歸零。
[0003]在上述取料過程中，所有信息都需要操作者通過眼睛進行觀察獲取，以便完成取料，在該過程中，操作人員需要手眼結合，其大部分時間處于高強度的作業過程中，因而非常容易勞累，而作業效率受疲勞影響較大;另外，在大風、雨雪霧等天氣情況下，操作人員視線不清楚而無法正常觀察，因而必須停止作業，如此極大地影響了工作效率。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種料堆邊緣檢測裝置，該料堆邊緣檢測裝置能夠及時檢測料堆邊緣，提高了檢測效率并保證了作業的安全性。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型提供一種料堆邊緣檢測裝置，所述料堆邊緣檢測裝置包括:邊緣檢測器，安裝在取料機上，用于檢測料堆邊緣信號；以及處理器，與所述料堆邊緣檢測器連接，在所述檢測到的料堆邊緣信號滿足預定條件的情況下，確定所述取料機運轉至所述料堆的邊緣。
[0006]優選地，所述邊緣檢測器安裝在所述取料機的斗輪上；所述邊緣檢測器用于發射檢測信號，并接收經物料反射的料堆邊緣信號;所述預定條件為所述邊緣檢測器未接收到經物料反射的料堆邊緣信號；其中，所述邊緣檢測器包括以下裝置中的一者:聲波檢測器、微波雷達、以及激光測距儀。
[0007]優選地，所述取料機的斗輪兩側均安裝有所述邊緣檢測器。
[0008]優選地，所述邊緣檢測器為壓力傳感器，安裝在所述取料機的斗輪液壓管路中，用于檢測所述取料機的斗輪液壓管路中的壓力，其中所述預定條件為所檢測的壓力小于預設壓力。
[0009]優選地，所述邊緣檢測器為回轉角度檢測器，安裝在所述取料機的回轉裝置上，用于檢測所述取料機的回轉角度，其中所述預定條件為本次所檢測的回轉角度與上次所檢測的回轉角度的差值大于預設回轉角度。
[0010]優選地，所述邊緣檢測器為角度檢測器，安裝在所述取料機的回轉裝置上，用于檢測所述取料機的內側角或外側角，其中所述預定條件為所檢測的內側角大于或等于預設內側角度，或者外側角大于或等于預設外側角度。
[0011]優選地，所述料堆邊緣檢測裝置還包括報警器，用于在所述處理器確定所述取料機運轉至所述料堆的邊緣的情況下進行報警。
[0012]優選地，所述處理器為比較器。
[0013]通過上述技術方案，利用安裝在取料機上的邊緣檢測器檢測料堆邊緣信號，并在所述檢測到的料堆邊緣信號滿足預定條件的情況下，通過處理器確定所述取料機運轉至所述料堆的邊緣。如此能夠及時檢測料堆邊緣，提高了檢測效率并保證了作業的安全性。
[0014]本實用新型的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0015]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0016]圖1是根據本實用新型提供的取料方法的流程圖；
[0017]圖2是堆料機作業的示意圖；
[0018]圖3是根據本實用新型提供的料堆建模方法的流程圖；
[0019]圖4是料堆模型的效果圖；
[0020]圖5是取料過程中的模型效果圖；
[0021 ]圖6是根據本實用新型提供料堆建模裝置的結構示意圖；
[0022]圖7是根據本實用新型提供的用于取料機取料的料堆模型的識別方法的流程圖；
[0023]圖8是根據本實用新型一種實施方式確定料堆各層的取料起始點和取料終止點的圖示；
[0024]圖9是料堆頂層的外側角和內側角的示意圖；
[0025]圖10是根據本實用新型提供的料堆邊緣檢測裝置的結構示意圖；
[0026]圖11是取料機的斗輪液壓管路中不同情況時的壓力曲線示意圖；
[0027]圖12示出了根據本實用新型一種實施方式的塌垛檢測方法的流程圖；
[0028]圖13是根據本實用新型提供的取料過程中的塌垛檢測裝置的結構示意圖；以及
[0029]圖14是根據本實用新型一種實施方式提供的取料方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0031]圖1是根據本實用新型提供的取料方法的流程圖，如圖1所示，本實用新型提供的取料方法可以包括:在步驟10處，獲取料堆的三維模型；在步驟11處，識別三維模型確定取料起始點和取料終止點；以及在步驟12處，控制取料機從所述取料起始點向所述取料終止點進行取料。如此能夠合理控制取料機的控制過程，提高了取料作業的穩定性和取料效率，并降低了人工成本。
[0032]所述料堆的模型可以預先存儲在數據庫中，為了便于取料作業或者再次堆料作業時獲得料堆的三維信息，在堆料機的堆料過程中，需要對堆場上的料堆進行建模。料堆的建模是指將料堆三維輪廓的數據通過規格化的數據體現出來，即數字高程模型，數學表達式為:z = f(x，y)0
[0033]料堆的三維建模對于料堆體積計算、全自動堆取料作業等工作是至關重要的基礎性工作。目前傳統的建模方法是采用激光掃描建模的方法，具體為通過二維或者三維激光掃描儀對料堆進行整體掃描，通過掃描獲得點云數據結合掃描原點的坐標最終計算出料堆各個位置點的三維坐標信息，實現三維建模。激光掃描建模的優點為數據精確度高，單點誤差可以控制在厘米級，以2萬噸的煤堆為例，激光掃描后體積的誤差可以控制在I %以內。缺點為:掃描時間長，掃描一個煤堆通常需要在不同的位置掃描后拼接在一起，對天氣的依賴較強，遇到大霧天或者灰塵較大的環境下，激光的穿透性會受到嚴重影響，激光掃描儀無法正常工作。
[0034]堆場的堆料機、取料機在作業過程中，需要對作業的煤堆進行實時建模，從而可以實現全自動的堆取料作業。但是在作業過程中，通常由于物料(例如煤炭)的粉塵太大或者大霧天等情況而導致激光掃描儀無法正在建模，從而影響生產。
[0035]針對物料特性，本實用新型還提供一種料堆建模方法，例如，煤炭屬于散料，根據煤炭顆粒的大小不同、含水量不同，煤炭的安息角是不同的，另外，煤炭的拋出初速度不同，煤堆的落料點也會不同。但是，同類煤炭物料的安息角是基本相同的。圖2給出了堆料機作業的示意圖。
[0036]如圖2所示，所述料堆建模方法可以包括:在步驟30處，根據堆料機懸臂的俯仰角及懸臂皮帶的速度獲取物料的落料點；在步驟31處，根據物料特性獲取安息角；在步驟32處，獲取已卸物料的體積；以及在步驟33處，根據所述落料點、所述安息角及所述體積建立料堆模型。如此能夠建立較為真實地反映料堆的三維模型，以便取料作業時的使用，促進取料作業的穩定性并提高取料作業的效率。其中圖4示出了料堆模型的效果圖。
[0037]其中，通過在堆料過程中，會通過懸臂皮帶秤來對物料進行稱重，因而可以根據所述物料特性和已卸物料的重量獲取所述物料的體積。
[0038]如果在現有料堆上繼續堆料，則所述料堆建模方法包括:獲取所述現有料堆模型，并在堆料過程中基于所述現有料堆模型建立料堆模型。
[0039]在堆料過程中，所堆物料的重量通過安裝在堆料機懸臂上的皮帶秤稱重得出的，其準確性較高。因此為了進一步提高所建模型的精確性，所述料堆建模方法還可以包括:根據所建模型計算所述料堆的體積，基于所計算的體積和所堆物料的重量校正所述模型。例如通過重量計算體積，然后調整所述模型使得模型的體積逼近通過重量計算的體積。
[0040]在取料過程中，取料機通過斗輪旋轉來進行取料作業。一般來說，斗輪挖掉的地方，物料會減掉。如此，通過每次取料機料的左右回轉角度，結合斗輪的高度和懸臂俯仰角度，可以計算出煤堆模型的變化。
[0041]因此，在取料過程中，所述料堆建模方法還可以包括:獲取原始料堆模型的數據；根據取料機的運行參數獲取所述取料機的斗輪經過的位置的物料數據;在所述原始料堆模型上消除所述物料數據以獲取料堆模型。取料過程中的模型效果圖如圖5所示。
[0042]其中，所述取料機的運行參數包括:所述取料機的行走位置、俯仰角度、回轉角度、所述斗輪的高度。
[0043]相應地，本實用新型還提供一種料堆建模裝置，如圖6所示，本實用新型提供的料堆建模裝置可以包括:落料點獲取模塊61，根據堆料機懸臂的俯仰角及懸臂皮帶的速度獲取物料的落料點；安息角獲取模塊62，用于根據物料特性獲取安息角;體積獲取模塊63，用于獲取已卸物料的體積；以及處理模塊64，用于根據所述落料點、所述安息角及所述體積建立料堆模型。如此能夠建立較為真實地反映料堆的三維模型，以便取料作業時的使用，促進取料作業的穩定性并提高取料作業的效率。
[0044]如果在現有料堆上繼續堆料，則所述料堆建模裝置可以包括:模型獲取模塊，用于獲取所述現有料堆模型，并且所述處理模塊64在堆料過程中基于所述現有料堆模型建立料堆模型。
[0045]所述料堆建模裝置還包括:校正模塊，用于根據所建模型計算所述料堆的體積，基于所計算的體積和所堆物料的重量校正所述模型。
[0046]在取料過程中，所述料堆建模裝置還可以包括:模型獲取模塊，用于獲取原始料堆模型的數據;物料數據獲取模塊，用于根據取料機的運行參數獲取所述取料機的斗輪經過的位置的物料數據;所述處理模塊64在所述原始料堆模型上消除所述物料數據以獲取料堆模型。
[0047]本實用新型提供的料堆建模方法和裝置，能夠通過堆料機堆料過程中的參數和取料機取料過程中的參數實現數學模擬的建模，達到不依賴于激光掃描的純數學建模，如此可以實現全天候料堆建模，進而提高了工作效率。而且，通過本實用新型提供的料堆建模方法所建模型體積的誤差小于I %，提高了工作穩定性。
[0048]另外，在取料過程中，如果所述取料機為回轉取料，則所述取料方法還可以包括:控制所述取料機向第一方向回轉以進行取料;在所述取料機的斗輪到達料堆邊緣時，控制所述取料機停止回轉并控制其行走預定距離；以及控制所述取料機向與所述第一方向相反的方向回轉。
[0049]所述取料方法還可以包括:根據所述取料機的回轉角度、所述取料機的斗輪的高度以及所述取料機的懸臂的俯仰角度計算料堆的三維模型的變化，并根據該變化更新料堆的三維模型。
[0050]在本實用新型的一種實施方式中，可以將料堆進行分層來控制取料，即所述取料方法還可以包括:根據所述料堆的體積將該料堆分成多個取料層;確定每個取料層的取料起始點和取料終止點；以及控制取料機按照從上到下的順序從每個取料層的取料起始點向該取料層的取料終止點進行取料。即在頂層取料完成之后，可以將中層作為當前的頂層，以便將其確定為取料層進行取料。
[0051]其中，所述取料起始點為所述取料層上在所述取料機行走方向上的第一個點，而所述取料終止點為所述取料層上在所述取料機行走方向上的最后一個點。
[0052]如上所述，料堆的三維模型建好后，控制取料機進行自動取料需要實現料堆模型的智能識別。例如，在散貨碼頭的露天堆場作業系統中，取料機是用來將堆場的物料取走并傳輸給裝船機的設備。在傳統工藝下，通常是人工操作，操作員通過觀察料堆的形狀調整取料機的大臂位置來進行取料。隨著科技發展，料堆的三維建模技術逐漸成熟起來，料堆的三維數據可以通過激光掃描的方式進行采集，并可以生產規范的dem數據。但是，三維建模的數據一般用來進行體積的測量和可視化的展示，操作人員可以根據三維模型進行手動或者半自動取料作業，很難實現全自動取料作業，原因是沒有一種智能的料堆模型識別方法來自動進行料堆識別并控制取料機進行自動取料作業。
[0053]因此，本實用新型還提供一種用于取料機取料的料堆模型的識別方法，如圖7所示，本實用新型提供的識別方法可以包括:在步驟70處，獲取所述料堆模型;在步驟71處，根據所述料堆的體積將該料堆分成多個取料層；以及在步驟72處，確定每個取料層的取料起始點和取料終止點。如此能夠促進取料作業的穩定性并提高取料效率。
[0054]其中，由于斗輪每次取料的高度不能太高，否則會發生塌垛情況。因此，根據所述料堆的體積將該料堆分成多個取料層可以包括:按照預定高度將所述料堆進行分層;計算每個層的體積；以及在一層的體積大于預設體積的情況下，將該層作為一取料層。即，在所述取料層的體積小于預設體積時的情況下，確定該取料層取料結束。
[0055]其中，計算每個層的體積可以包括:將所述層劃分為預定尺寸的矩陣網格；以及對所述層中的矩陣網格的體積進行積分以獲得該層的體積。
[0056]另外，確定每個取料層的取料起始點和取料終止點可以包括:將所述料堆投影至與所述取料機行走方向平行的平面上;確定所述料堆的投影與一取料層的底面投影的兩個交點，其中沿著取料機行走方向上的第一個交點為該取料層的取料起始點，另一個交點為該取料層的取料終止點。
[0057]另外，所述識別方法還包括:確定每個取料層的外側角和內側角，以用于后續取料過程中判斷是否取到料堆邊緣。
[0058]其中，確定每個取料層的外側角和內側角包括:確定以外側取料切入點為圓心、所述取料機的懸臂為半徑的圓與所述取料機的行走軌道中心線在所述取料機行走方向上的第一個交點，該與所述取料機的行走軌道中心線在所述取料機行走方向上的第一個交點與所述外側取料切入點的連線與所述取料機的行走軌道中心線的夾角為外側角;確定以內側取料切入點為圓心、所述取料機的懸臂為半徑的圓與所述取料機的行走軌道中心線的在所述取料機行走方向上的第一個交點，該與所述取料機的行走軌道中心線的在所述取料機行走方向上的第一個交點與所述內側取料切入點的連線與所述取料機的行走軌道中心線的夾角為內側角。
[0059]其中，外側取料切入點是針對取料機在從外側向內側回轉的過程中，最先取到物料的點；而內側取料切入點是針對取料機在從內側向外側回轉的過程中，最先取到物料的點。
[0060]以下將通過【具體實施方式】來詳細描述本實用新型提供的用于取料機取料的料堆模型的識別方法。
[0061]在該實施方式中，可以但不限于將料堆劃分為20厘米*20厘米的矩陣網格，每個網格點的高度值就是數字高程。在知道網格上數據點的行列下標的情況下，根據高程模型就可以找到網格點對應的高度值。
[0062]其中，計算體積的原理如下:
[0063]將各個網格的體積進行積分，由于料堆模型不是規則幾何圖形，可以采用簡化方式來進行體積計算。例如，將各個網格點的高度求和，然后再與單個網格的底面積相乘即可得出料堆的體積。在本實施方式中，網格的邊長設定為20厘米，則底面積為0.04平方米。料堆的體積S = Σ hi*0.04，其中hi為各個點的高度值。
[0064]對于分層后的頂層體積的計算與上述計算過程類似，首先可以僅統計頂層(例如高程大于等于11.5米)的高程數據，然后將網格點的高程值減去11.5，再求和，最后再乘以底面積0.04即可得出頂層體積。
[0065]中層體積的計算首先計算出中層以上包括頂層的體積，然后減去頂層體積即可得出中層體積。
[0066]其中，計算起始點、終止點原理如下:
[0067]由于取料作業一般從料堆中間開始作業，因此可以選取料堆模型中間行的一行高程數據進行分析。根據每場的情況，一般料堆分為三層，第一層為0-5.5米，第二層為5.5-11米，第三層為11-16米，根據三層層高將中間行的高程數據點分為三個部分，每個部分的兩端列下標就反映出當前層的起始點和終止點位置，如圖8所示。其中F和A為料堆底層的取料起始點和取料終止點，E和B為料堆中層的取料起始點和取料終止點，D和C為料堆頂層的取料起始點和取料終止點。
[0068]計算外側角、內側角的原理:
[0069]以料堆頂層為例，取料的高度是11.5米，通過模型可以確定料堆頂層外側取料切入點和內側取料切入點，然后，通過計算以內外側切入點為圓心，以取料機懸臂長度為半徑畫弧線，得到的弧線與行走軌道中心線的交點，連接切入點與交點，然后在計算出連線與行走中心線的角度，如圖9所示，可以確定內側角β和外側角α。
[0070]如上確定頂層體積、中層體積、底層體積、頂層起始點、頂層終止點、中層起始點、中層終止點、底層起始點、底層終止點、頂層外側角、頂層內側角、中層內側角、中層外側角、底層內側角、底層外側角之后，可以將其傳動至取料機的控制裝置(例如PLC)，控制裝置可以根據上述參數進行自動取料作業。
[0071]相應地，本實用新型還提供一種用于取料機取料的料堆模型的識別裝置，所述識別裝置可以包括:模型獲取模塊，用于獲取所述料堆模型；分層模塊，用于根據所述料堆的體積將該料堆分成多個取料層；以及取料點獲取模塊，用于確定每個取料層的取料起始點和取料終止點。
[0072]其中，所述分層模塊用于:按照預定高度將所述料堆進行分層;計算每個層的體積；以及在一層的體積大于預設體積的情況下，將該層作為一取料層。
[0073]計算每個層的體積包括:將所述層劃分為預定尺寸的矩陣網格；以及對所述層中的矩陣網格的體積進行積分以獲得該層的體積。
[0074]所述取料點獲取模塊用于:將所述料堆投影至與所述取料機行走方向平行的平面上;確定所述料堆的投影與一取料層的底面投影的兩個交點，其中沿著取料機行走方向上的第一個交點為該取料層的取料起始點，另一個交點為該取料層的取料終止點。
[0075]另外，所述識別裝置還包括:取料角度獲取模塊，用于確定每個取料層的外側角和內側角。
[0076]其中，所述取料角度獲取模塊用于:確定以外側取料切入點為圓心、所述取料機的懸臂為半徑的圓與所述取料機的行走軌道中心線的交點，該交點與所述外側取料切入點的連線與所述取料機的行走軌道中心線的夾角為外側角；確定以內側取料切入為圓心、所述取料機的懸臂為半徑的圓與所述取料機的行走軌道中心線的交點，該交點與所述外側取料切入的連線與所述取料機的行走軌道中心線的夾角為內側角。
[0077]通過本實用新型提供的用于取料機取料的料堆模型的識別方法和識別裝置可以自動計算料堆體積、取料起始點、取料終止點、內側角、外側角，能夠代替有豐富經驗的操作人員，實現煤堆信息的智能識別，控制取料機實現全自動作業，提高了作業效率。
[0078]在取料過程中，對煤堆邊緣的檢測是至關重要的。目前國內的取料機一般都是人工取料，取料的方法是回轉取料，即通過回轉取料機懸臂，使斗輪可以取料作業。在人工取料模式下是通過司機的眼睛觀察進行確定回轉的啟動和停止的，但是人工觀察的局限性在于每個人的操作水平差異造成取料效率降低、霧天及惡劣天氣下視線不清時無法判斷煤堆的邊界基本無法進行取料作業。為此，所述取料方法還包括檢測所述料堆的邊緣以確定所述取料機是否移動至料堆邊緣。
[0079]所述取料機在取料時滿足以下至少一者的情況下確定所述取料機移動至所述料堆邊緣:未接收到經物料反射的料堆邊緣信號;所述取料機的斗輪液壓管路中的壓力小于預設壓力；本次取料的回轉角度與上次取料的回轉角度之間的差值大于預設角度；以及所述取料機的內側角大于或等于預設內側角度，或者外側角大于或等于預設外側角度。
[0080]其中，可以通過聲波傳感器或微波雷達檢測物料是否存在。
[0081]相應地，本實用新型還提供一種料堆邊緣檢測裝置，該料堆邊緣檢測裝置在取料機斗輪取料到料堆邊緣時可以自動檢測，檢測結果可以用來控制取料機停止回轉動作并轉為行走動作，從而實現半自動或者自動取料作業。
[0082]如圖10所示，本實用新型提供的料堆邊緣檢測裝置可以包括:邊緣檢測器101，安裝在取料機上，用于檢測料堆邊緣信號；以及處理器102，與所述料堆邊緣檢測器101連接，在所述檢測到的料堆邊緣信號滿足預定條件的情況下，確定所述取料機運轉至所述料堆的邊緣。如此能夠實現對料堆邊緣的自動檢測，提高了取料機的取料效率。
[0083]在一種實施方式中，所述邊緣檢測器可以安裝在所述取料機的斗輪上;所述邊緣檢測器用于發射檢測信號，并接收經物料反射的料堆邊緣信號;所述預定條件為所述邊緣檢測器未接收到經物料反射的料堆邊緣信號；其中，所述邊緣檢測器包括以下裝置中的一者:聲波檢測器、微波雷達、以及激光測距儀。
[0084]在該實施方式中，當取料機取料到料堆邊緣時，例如聲波傳感器會檢測到前方沒有物體阻擋，那么聲波反射不回來，如此可以確定取料機斗輪已經取料到邊緣附近，由于料堆自身具有安息角，當聲波傳感器檢測到邊緣時，取料機往往還沒有將邊緣的物料取干凈，此時可以通過增加延時命令控制取料機進行預訂時間的取料，以便將物料取凈。
[0085]在回轉取料方式中，所述取料機的斗輪兩側均安裝有所述邊緣檢測器。
[0086]在本實用新型另一實施方式中，所述邊緣檢測器可以為壓力傳感器，安裝在所述取料機的斗輪液壓管路中，用于檢測所述取料機的斗輪液壓管路中的壓力，其中所述預定條件為所檢測的壓力小于預設壓力。
[0087]在該實施方式中，在斗輪液壓管路中增加模擬量壓力傳感器，可以將斗輪壓力通過4-20毫安的信號傳輸給PLC模擬量輸入模塊，通過計算得出斗輪的實時壓力。預先可以進行空載測試和重載測試，確定重載壓力與空載壓力之間的區別，以便進行檢測。例如斗輪空載壓力為50bar，重載壓力為70_120bar，因此，可以在檢測到斗輪壓力小于60bar時確定已經取料至料堆的邊緣。
[0088]在本實用新型的又一實施方式中，所述邊緣檢測器可以為回轉角度檢測器，安裝在所述取料機的回轉裝置上，用于檢測所述取料機的回轉角度，其中所述預定條件為本次所檢測的回轉角度與上次所檢測的回轉角度的差值大于預設回轉角度。
[0089]一般來講，根據煤堆的輪廓特性，取料機步進1-2米后的外側回轉角度、內側回轉角度與上一次取料的外側回轉角度、內側回轉角度相差很小，經過實測，一般不大于5度。如此，當本次回轉角度與上次回轉角度的差值大于5度時，則確定已經取料至料堆的邊緣。
[0090]在本實用新型的再一實施方式中，所述邊緣檢測器可以為角度檢測器，安裝在所述取料機的回轉裝置上，用于檢測所述取料機的內側角或外側角，其中所述預定條件為所檢測的內側角大于或等于預設內側角度，或者外側角大于或等于預設外側角度。
[0091]根據料堆的最大堆存量，可以計算出一定高度的斗輪在取標準大垛時的最大外側角和最小內側角，可以將其作為預定條件，當回轉至最大外側角或者最小內側角時，可以確定已經取料至料堆的邊緣。
[0092]其中，最大外側角和最小內側角可以根據實際料堆的情況來設定。例如，在一種實施方式中，對于頂層，最大外側角可以設置為70度，對于中層，最大外側角可以設置為80度，對于底層，最大外側角可以設置為90度。對于頂層，最小內側角可以設置為20度，對于中層，最小內側角可以設置為15度，對于底層，最小內側角可以設置為1度。
[0093]另外，所述料堆邊緣檢測裝置還可以包括報警器，用于在所述處理器確定所述取料機運轉至所述料堆的邊緣的情況下進行報警。
[0094]其中，所述處理器可以為比較器，用于判斷是否滿足預定條件。
[0095]通過上述多種方法和裝置來檢測料堆的邊緣，能夠實現自動檢測，進而可以實現自動或者半自動取料作業，并且各種手段之間可以相互校核，保證作業的安全性;該檢測方法和裝置響應快，可以提高作業效率。
[0096]在取料機的取料作業過程中，由于單層的取料高度太高、單次進車的距離過大等原因，經常出現料堆塌垛的情況。取料機在取料作業時，一般通過斗輪的旋轉、懸臂回轉以及行走進車的方式進行回轉式或者行走式取料作業。所謂塌垛，是指料堆在取料過程中突然崩塌，造成取料機的斗輪突然負載增大，斗輪堵轉而停止作業。目前，取料機都是人工手動作業，塌垛的情況依靠人眼睛觀察，塌垛的處理依靠人工手動調節。這存在以下缺點:人工觀察穩定性差，人工觀察存在視覺疲勞，特別是夜間作業視線不清的情況下經常不能及時發現，從而造成斗輪的堵料嚴重，增加了處理的困難性;另外，人工手動處理響應慢、效率低，操作人員看到塌垛以后，先要判斷塌垛的程度，再選擇處理方法，其對人工經驗的依賴性太強，在人員疲勞以后經常造成處理不及時，并且存在安全隱患。
[0097]因此，本實用新型提供的取料方法還可以包括塌垛檢測，以便自動檢測料堆塌垛情況并且能根據塌垛情況自動處理，以提高作業效率，避免安全隱患。
[0098]由于取料機的斗輪驅動通常為液壓馬達驅動，當料堆出現塌垛情況時候，斗輪液壓管路中的壓力會升高。因而，可以根據斗輪的空載、輕載、額定載荷、輕微塌垛過載、嚴重塌垛過載等情況類似測試出斗輪工作的壓力曲線。如圖11所示，A點為斗輪空載時斗輪液壓管路中的壓力，B點為斗輪額定載荷時斗輪液壓管路中的壓力，C點為料堆輕微塌垛時斗輪液壓管路中的壓力，D為料堆嚴重塌垛時斗輪液壓管路中的壓力，
[0099]基于上述內容，所述塌垛檢測可以包括:檢測斗輪壓力;在斗輪壓力大于第一預設壓力時，確定嚴重塌垛；以及在斗輪壓力大于第二預設壓力小于或等于所述第一預設壓力時，確定輕微塌垛。
[0100]在嚴重塌垛的情況下，所述取料方法還包括:控制所述取料機停止回轉或行走;控制所述取料機后退預設距離;控制所述取料機在預定時間進行取料并禁止取料機回轉和行走;以及控制所述取料機回轉或行走。
[0101]在輕微塌垛的情況下，所述取料方法還包括:控制所述取料機停止回轉或行走;控制所述取料機在預定時間進行取料并禁止取料機回轉和行走；以及控制所述取料機回轉或行走。
[0102]以下將通過【具體實施方式】來詳細描述本實用新型提供的塌垛檢測方法。
[0103]如圖11所示，斗輪空載壓力在50bar左右，正常載荷在80bar_120bar之間，輕微塌垛載荷在120bar以上，嚴重塌垛載荷在160bar以上。根據測試曲線，可以得出當前煤堆的塌垛情況，而且由于壓力傳感器響應快，參數穩定，可以自動識別，較人眼觀察有了質的提升。
[0104]通過上述塌垛檢測方法和檢測裝置可以自動檢測出輕微塌垛和嚴重塌垛，無需人工觀察判斷，節省了人力，并且提高了檢測效率;而且可以根據塌垛情況自動處理，從而為全自動取料作業做好基礎，提高了處理效率。
[0105]圖12示出了根據本實用新型一種實施方式的塌垛檢測方法的流程圖。如圖12所示，在步驟121處，斗輪開始工作;在步驟122處，檢測斗輪液壓管路中的壓力;在步驟123處，判斷壓力是否大于16(^31';如果壓力大于16(^31'，則在124處，確定料堆出現嚴重塌垛;如果壓力未大于160bar，則在步驟125處，判斷壓力是否大于12(^31';如果壓力大于12(^31'，貝1|在126處，確定料堆出現輕微塌垛;如果壓力未大于120bar，則在步驟127處，確定料堆未塌垛；繼續對壓力進行檢測。
[0106]針對輕微塌垛的情況，在檢測到塌垛以后，控制裝置(例如PLC)可以自動停止取料機回轉或者行走，并控制取料機原地進行取料例如3秒鐘后，再次啟動回轉或行走，如此通過短暫的回轉、行走停止可以將輕微塌垛的物料取干凈，然后再次正常取料。
[0107]在嚴重塌垛情況下，可以首先停止當前回轉或行走動作，PLC可以控制取料機后退例如I米左右，然后控制取料機原地進行取料例如5秒鐘，然后在當前位置按照中斷前的方向進行回轉或行走動作，開始正常作業。
[0108]相應地，本實用新型還提供一種取料過程中的塌垛檢測裝置。如圖13所示，本實用新型提供的取料過程中的塌垛檢測裝置可以包括:信號檢測器131，安裝在取料機上，用于檢測料堆的塌垛信號；以及處理器132，與所述信號檢測器131連接，在所檢測到的塌垛信號達到預定條件時，確定料堆塌垛。
[0109]在本實用新型的一種實施方式中，所述信號檢測器131可以為壓力檢測器，安裝在所述取料機的斗輪液壓管路中，用于檢測所述取料機的斗輪液壓管路中的壓力信號。
[0110]在本實用新型的另一種實施方式中，所述信號檢測器131可以為力矩檢測器，安裝在所述取料機的斗輪上，用于檢測所述料機的斗輪的力矩。
[0111]在本實用新型的又一種實施方式中，所述信號檢測器131可以為電流檢測器，與驅動所述取料機的斗輪的電機連接，用于檢測所述電機的電流。
[0112]其中，所述處理器132可以為比較器，用于判斷是否達到預定條件。
[0113]另外，所述處理器132可以為PLC。
[0114]為了進一步保證對塌垛情況的及時處理，所述塌垛檢測裝置還可以包括報警器，與所述處理器132連接，用于在料堆塌垛的情況下進行報警。
[0115]以下將通過【具體實施方式】來詳細描述本實用新型提供的取料方法，但是應該注意的本實用新型并不限制于此。
[0116]圖14是根據本實用新型一種實施方式提供的取料方法的流程圖。如圖14所示，在步驟141處，獲取料堆模型;在步驟142處，計算料堆各層(例如，頂層，中層，底層)的體積，根據體積來確定取料層;在步驟143處，確定各層的取料起始點和取料終止點；在步驟144處，控制取料機的斗輪至取料層的起始點處;在步驟145處，控制取料機進行取料;在取完當前層，取料機重新選擇取料層，并進行自動換層取料;在步驟149處，完成取料量后，更新料堆模型，以便下次取料時使用；在取料過程中，在步驟146處，實時地進行塌垛檢測；以及在步驟147處，實時地進行料堆邊緣檢測。
[0117]通過本實用新型提供的取料方法，突破了料堆的全天候建模難題，解決了煤堆模型的智能識別，提出了新的煤堆邊緣檢測方法、裝置和塌垛檢測處理方法、裝置，上述方法及裝置可以完全代替人工取料并且進行智能判斷、處理取料過程中的各種問題，實現了全天候條件下的全自動無人值守取料作業，在生產過程中節約了人員成本，提高了作業效率和穩定性，有效地避免了安全事故。
[0118]以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。
[0119]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0120]此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
【主權項】
1.一種料堆邊緣檢測裝置，其特征在于，所述料堆邊緣檢測裝置包括: 邊緣檢測器，安裝在取料機上，用于檢測料堆邊緣信號；以及 處理器，與所述料堆邊緣檢測器連接，在所述檢測到的料堆邊緣信號滿足預定條件的情況下，確定所述取料機運轉至所述料堆的邊緣。2.根據權利要求1所述的料堆邊緣檢測裝置，其特征在于，所述邊緣檢測器安裝在所述取料機的斗輪上;所述邊緣檢測器用于發射檢測信號，并接收經物料反射的料堆邊緣信號；所述預定條件為所述邊緣檢測器未接收到經物料反射的料堆邊緣信號； 其中，所述邊緣檢測器包括以下裝置中的一者:聲波檢測器、微波雷達、以及激光測距儀。3.根據權利要求2所述的料堆邊緣檢測裝置，其特征在于，所述取料機的斗輪兩側均安裝有所述邊緣檢測器。4.根據權利要求1所述的料堆邊緣檢測裝置，其特征在于，所述邊緣檢測器為壓力傳感器，安裝在所述取料機的斗輪液壓管路中，用于檢測所述取料機的斗輪液壓管路中的壓力，其中所述預定條件為所檢測的壓力小于預設壓力。5.根據權利要求1所述的料堆邊緣檢測裝置，其特征在于，所述邊緣檢測器為回轉角度檢測器，安裝在所述取料機的回轉裝置上，用于檢測所述取料機的回轉角度，其中所述預定條件為本次所檢測的回轉角度與上次所檢測的回轉角度的差值大于預設回轉角度。6.根據權利要求1所述的料堆邊緣檢測裝置，其特征在于，所述邊緣檢測器為角度檢測器，安裝在所述取料機的回轉裝置上，用于檢測所述取料機的內側角或外側角，其中所述預定條件為所檢測的內側角大于或等于預設內側角度，或者外側角大于或等于預設外側角度。7.根據權利要求1所述的料堆邊緣檢測裝置，其特征在于，所述料堆邊緣檢測裝置還包括報警器，用于在所述處理器確定所述取料機運轉至所述料堆的邊緣的情況下進行報警。8.根據權利要求1-7中任一項所述的料堆邊緣檢測裝置，其特征在于，所述處理器為比較器。
【文檔編號】B65G65/00GK205662085SQ201620511539
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】李長安, 師偉, 馬磊, 潘攀, 李靖宇, 姚同建
【申請人】中國神華能源股份有限公司, 神華黃驊港務有限責任公司