料仓自动布料装置和布料方法 |
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申请号 | CN201710608859.4 | 申请日 | 2017-07-21 | 公开(公告)号 | CN107416541A | 公开(公告)日 | 2017-12-01 |
申请人 | 鞍钢集团矿业有限公司; | 发明人 | 马连成; 肖成勇; 齐向东; 何杰; | ||||
摘要 | 本 发明 属于布料方法技术领域,尤其是涉及一种料仓自动布料装置和布料方法,其中料仓自动布料装置包括料仓,设置在此料仓上方的皮带 输送机 ,设置在此 皮带输送机 上的皮带输送机卸料小车,其特征在于还包括皮带输送机卸料小车 定位 装置,料仓料位检测装置。本发明的料仓自动布料装置和布料方法能够实现全自动均匀布料,避免了空仓或压矿事故,能够实现无人值守,缩减了岗位工人,大大降低了职业病的可能性,既保证了岗位操作工人的健康,又达到减员增效的目的;另外,采用本发明的料仓自动布料装置和布料方法提高了经济效益,可为日常检修工作提供可靠参考,从而减少机电事故和成本投入。 | ||||||
权利要求 | 1.一种料仓自动布料装置,包括料仓,设置在此料仓上方的皮带输送机,设置在此皮带输送机上的皮带输送机卸料小车,其特征在于还包括皮带输送机卸料小车定位装置,料仓料位检测装置, |
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说明书全文 | 料仓自动布料装置和布料方法技术领域[0001] 本发明属于布料方法技术领域,尤其是涉及一种料仓自动布料装置和布料方法。 背景技术[0002] 料仓是矿山生产中的缓冲和储备装置,是矿山生产中的重要组成部分,现有的下料布料是操作工人根据观察料仓料位,然后人工控制下料,由于现场粉尘大,工作强度大,对操作工人造成很大危害,此外,还存在以下缺点: [0003] 1、手动控制卸料小车,致使料仓布料不合理,容易发生料仓拉空或压矿事故; [0004] 2、操作人员观察料仓料位时容易被皮带输送机卷伤,卸料小车撞伤,卸料小车出轨等安全事故; [0005] 3、在连续生产时,工人需要频繁操作移动卸料小车来控制矿仓料位的平衡,劳动强度大; [0006] 4、现场环境恶劣,粉尘、噪声污染严重,对工人的身心健康极为不利; [0007] 5、无法实现自动布料,车间和调度室无法实施掌握现场运行情况。 发明内容[0008] 本发明的目的是提供一种料仓自动布料装置和布料方法,实现了全自动布料均匀,避免了料仓拉空或压矿事故,既保证了岗位操作工人的健康,又达到减员增效的目的,提高了企业经济效益。 [0009] 本发明的目的是通过下述技术方案来实现的: [0011] 所述的皮带输送机卸料小车定位装置包括锚节点A,锚节点B,标签节点,与此标签节点相连接的无线数据传输RF433模块II,与此无线数据传输RF433模块II相连接的控制系统,所述的锚节点A、锚节点B分别与所述的标签节点完成测距,经过空间定位算法后,计算出皮带输送机卸料小车的位置,并将定位结果通过无线数据传输RF433模块II无线传送到控制系统, [0012] 所述的料仓料位检测装置包括设置在料仓盖中心顶部的雷达料位计和瞄准器。 [0013] 所述的锚节点A和锚节点B均包括DW1000定位芯片、STM32微处理器和电源转换模块。 [0014] 所述的标签节点包括DW1000定位芯片、STM32微处理器、电源转换模块和无线数据传输RF433模块I。 [0015] 所述的控制系统为PC机或者PLC行车控制系统。 [0016] 所述的锚节点A、锚节点B分别与所述的标签节点的测距均通过无载波通信进行测距。 [0017] 一种利用料仓自动布料装置的布料方法,其特征在于包括如下步骤: [0018] 步骤1:皮带输送机卸料小车的定位方法 [0020] 步骤1.2:对步骤1.1得到的距离进行均值滤波,提高测距精度; [0021] 步骤1.3:对步骤1.2得到的距离结合建立的空间坐标系,计算得到标签节点的坐标; [0022] 步骤1.4:对步骤1.3得到的定位结果采用卡尔曼滤波,得到皮带输送机卸料小车位置X; [0023] 步骤2:设定料位标准高度,根据料仓料位检测装置测得的数据计算料仓料位与设定标准高度之间的偏差、偏差率和所测料位与当前皮带输送机卸料小车之间的距离; [0024] 步骤3:按给定的模糊论域和隶属函数对偏差、偏差变化率和距离进行模糊化处理; [0025] 步骤4:查询控制表确定输出位置; [0026] 步骤5:按照去模糊化规则清晰化处理确定布料位置; [0027] 步骤6:控制皮带输送机卸料小车到达布料点进行布料; [0028] 步骤7:采样间隔时间到,返回步骤1。 [0029] 所述的步骤2中,对料仓料位检测装置测得的数据进行平滑滤波处理。 [0030] 所述的步骤4中,采用模糊控制表寻找最佳布料点。 [0031] 本发明的优点: [0032] 本发明的料仓自动布料装置和布料方法能够实现全自动均匀布料,避免了空仓或压矿事故,能够实现无人值守,缩减了岗位工人,大大降低了职业病的可能性,既保证了岗位操作工人的健康,又达到减员增效的目的;另外,采用本发明的料仓自动布料装置和布料方法提高了经济效益,可为日常检修工作提供可靠参考,从而减少机电事故和成本投入。附图说明 [0033] 图1为本发明的定位原理图。 [0034] 图2为本发明自动布料方法流程图。 [0035] 图3为本发明的定位算法流程图。 [0036] 图4为本发明的TOA测距原理图。 [0037] 图5为本发明的定位算法原理图。 具体实施方式[0038] 下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。 [0039] 如图1、2、3、4和5所示,本发明的料仓自动布料装置,包括料仓9,设置在此料仓9上方的皮带输送机7,设置在此皮带输送机7上的皮带输送机卸料小车6,其特征在于还包括皮带输送机卸料小车定位装置,料仓料位检测装置, [0040] 所述的皮带输送机卸料小车定位装置包括锚节点A1,锚节点B2,标签节点3,与此标签节点3相连接的无线数据传输RF433模块II5,与此无线数据传输RF433模块II5相连接的控制系统8,所述的锚节点A1、锚节点B2分别与所述的标签节点3完成测距,经过空间定位算法后,计算出皮带输送机卸料小车6的位置,并将定位结果通过无线数据传输RF433模块II5无线传送到控制系统8, [0041] 所述的料仓料位检测装置包括设置在料仓9盖中心顶部的雷达料位计10和瞄准器。 [0042] 所述的锚节点A和锚节点B均包括DW1000定位芯片、STM32微处理器和电源转换模块。 [0043] 所述的标签节点3包括DW1000定位芯片、STM32微处理器、电源转换模块和无线数据传输RF433模块I 4。 [0044] 所述的控制系统8为PC机或者PLC行车控制系统。 [0045] 所述的锚节点A1、锚节点B2分别与所述的标签节点3的测距均通过无载波通信进行测距。 [0046] 一种利用料仓自动布料装置的布料方法,其特征在于包括如下步骤: [0047] 步骤1:皮带输送机卸料小车的定位方法; [0048] 图1为本发明一个实施例的皮带输送机卸料小车定位原理图, [0049] 如图1所示,在皮带输送机7上方安装锚节点A1和锚节点B2,在活动的卸料小车6上安装标签节点3,两个锚节点1和2与标签节点3完成测距,标签节点3根据接收到的距离信息完成定位由无线数据传输RF433模块I 4发出信号,并将定位数据发送给无线数据传输RF433模块II5,无线数据传输RF433模块II5将信息传送到控制系统8的PC机或PLC行车控制系统上。 [0050] 微处理器对采集到的距离数据,即标签节点3接收到的距离数据进行处理和计算,以得到卸料小车6的定位数据;本发明中的定位方法算法流程如图3所示; [0051] 步骤1.1:锚节点A1和锚节点B2与标签节点3间采用基于信号到达时间(Time of Arrival,TOA)的距离测量方法,其工作原理如图4所示;TAG和ANCHOR为进行TOA测距的两个节点;T1为TAG向ANCHOR发送Ranging Data的时刻;T2为ANCHOR收到Ranging Data的时刻;T3为ANCHOR向TAG发送ACK的时刻;T4为TAG收到ACK的时刻;TAG和ANCHOR通过本地时钟分别测量的时间长度,计算出信号在两个设备之间的传输时间; [0052] [0053] 其中,C为光速; [0054] 步骤1.2:对步骤1.1得到的距离进行均值滤波,提高测距精度,对测距结果进行均值滤波,采用邻域平均法; [0055] [0056] 步骤1.3:对步骤1.2得到的距离结合建立的空间坐标系,计算得到标签节点的坐标;假设传送带为X轴,标签节点3在X轴上移动,已知有两个锚节点AnchorA(XA,YA)和AnchorB(XB,YB),未知标签节点Tag(X,0),AnchorA到Tag的测得的距离为DISA,位于X轴且距离AnchorA为DISA的点为X1和X2;AnchorB到Tag的测得的距离为DISB,位于X轴且距离AnchorA为DISB的点为X3和X4; [0057] [0058] [0059] [0060] [0061] 找出差值最小的两个点, [0062] |Xa-Xb|=MIN(|X1-X3|,|X2-X3|,|X2-X4|) [0063] 求两个点的平均值即为标签节点3的横坐标值; [0064] [0065] 步骤1.4:对步骤1.3得到的定位结果采用卡尔曼滤波,得到皮带输送机卸料小车6位置X; [0066] 步骤2:设定料位标准高度,根据料仓9料位检测装置测得的数据计算料仓9料位与设定标准高度之间的偏差、偏差率和所测料位与当前皮带输送机卸料小车6之间的距离; [0067] E(k)=d-y [0068] Ee(k)=[E(k)-E(k-1)]/T [0069] 其中:d为设定的料位标准高度; [0070] y为检测到的实际料位; [0071] E(k)为kT时刻料仓料位与设定高度之间的偏差; [0072] Ec(k)为偏差率; [0073] e(k-1)为(k-1)T时刻的偏差; [0074] T为采样间隔时间,本例设置为10分钟; [0075] 步骤3:按给定的模糊论域和隶属函数对偏差、偏差变化率和距离进行模糊化处理; [0076] 偏差E选用7个模糊等级:{Z(零)、SS(小小)、MS(中小)、S(小)、M(中)、MB(中大)、B(大)}; [0077] 偏差变化率E选用7个模糊等级:{NB(负大)、NM(负中)、NS(负小)、0(零)、PS(正小)、PM(正中)、PB(正大)}; [0078] 距离选用7个模糊等级:{L(左)、LP(偏左)、LS(小左)、LM(左中)、RM(右中)、RS(小右)、RP(偏右)、R(右)}; [0079] 步骤4:查询控制表确定输出位置; [0080] 控制表如下表所示: [0081] [0082] 步骤5:按照去模糊化规则清晰化处理确定布料位置; [0083] 步骤6:控制皮带输送机卸料小车6到达布料点进行布料; [0084] 步骤7:采样间隔时间到,返回步骤1。 [0085] 所述的步骤2中,对料仓9料位检测装置测得的数据进行平滑滤波处理。 [0086] 所述的步骤4中,采用模糊控制表寻找最佳布料点。 [0087] 本发明的料仓自动布料装置及布料方法依靠皮带输送机卸料小车定位装置检测皮带输送机卸料小车6在料仓9的位置,依靠雷达料位计10检测料仓9料位,并根据皮带输送机卸料小车6位置和料位数据进行计算,并控制皮带输送机卸料小车6行走,以达到自动布料的目的;皮带输送机卸料小车6定位装置通过无载波通信技术对皮带输送机卸料小车6进行定位,相对于激光测距仪、红外测距方法,具有测量角度大、范围宽、抗粉尘干扰能力强的特点,同时,雷达料位计10安装在料仓9盖的中心顶部,并配合安装基座上的瞄准器,结合料仓9下矿闸门位置,找到比较理想的安装点,本装置具有比接触式料位计和同类非接触料位计更加优良的性能;自动布料方法根据皮带输送机卸料小车定位装置和料仓料位装置检测的小车位置和料位进行计算,并控制皮带输送机卸料小车6行走,实现无人值守的全自动布料,缩减了岗位工人,大大降低了职业病的可能性,既保证了岗位操作工人的健康,又达到减员增效的目的;另外,采用本发明的料仓自动布料装置和布料方法提高了经济效益,可为日常检修工作提供可靠参考,从而减少机电事故和成本投入。 |