CN110836636B - 激光扫描式火车装车检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光扫描式火车装车检测装置，包括：支架系统，其架设于轨道两侧；主缓冲仓，其顶部敞开，底部设有第一出料管；刮平机构；第一激光扫描仪，以预设频率检测车厢头至检测点的距离；第二激光扫描仪，其以预设频率检测主缓冲仓内的物料顶面至检测点的距离；控制中心平台，其用于接收数据并计算车厢的移动速度，若移动速度位于速度阈值内，且车厢头至检测点的距离位于第一距离阈值内时，则触发第二激光扫描仪启动和第一电动阀门开启，当第二激光扫描仪启动时检测的距离与第二激光扫描仪当前检测的距离的差值位于第二距离阈值内时，则关闭第一电动阀门和第二激光扫描仪。本发明具有精准控制车厢装车体积的有益效果。

Description

激光扫描式火车装车检测装置

技术领域

本发明涉及火车装车设备领域。更具体地说，本发明涉及一种激光扫描式火车装车检测装置。

背景技术

煤矿开采作业目前的自动化程度虽然有所进步，煤矿经过采掘后的原煤首先会送入选煤厂的原煤仓，将原煤清洗加工成不同的煤炭产品，然后煤炭产品送入产品仓内，最后煤炭产品按要求在火装站内进行装车，最终通过火车将煤炭产品外运。在上述过程中，在火车到达装煤点后，可以通过给煤机将煤放入传送带输送机输送到车厢中，自动化程度有进步，但是装车工序中的称重方式通常是不定量，也不计量，以装满车厢为止，到达货运终点港口之后，采取轨道衡称重方式，这个方式装车无法事先定量，容易出现车厢超载或者亏吨，自动化程度普遍较低，主要以人工控制为主，工作人员需要实时查看监督装车过程，不但工作人员的劳动强度高，而且装车效率低下，还容易造成火车装载量不足或者装载量超限。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种激光扫描式火车装车检测装置，通过对车厢移动速度、车厢装车点、车厢装车体积三项联合控制，以起到精准控制物料下落到车厢内、保证车厢装车体积达标，且不超标的作用，提高连续作业强度和运输效率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种激光扫描式火车装车检测装置，包括：

支架系统，其架设于轨道两侧；

主缓冲仓，其固定在所述支架系统上，所述主缓冲仓顶部敞开，所述主缓冲仓底部设有第一出料管，所述第一出料管上设有第一电动阀门，所述第一出料管下端高于车厢顶部，所述主缓冲仓呈长方体形；

刮平机构，其包括固定在所述支架系统上的一对电缸、两端通过固定件分别固定在一对电缸的移动端上的刮板，所述电缸的移动端的移动方向与轨道平行，所述刮板位于所述主缓冲仓内；

第一激光扫描仪，其固定在所述支架系统上，所述第一激光扫描仪以预设频率检测车厢头至检测点的距离；

第二激光扫描仪，其固定在所述支架系统上，且位于所述主缓冲仓上方，所述第二激光扫描仪以预设频率检测所述主缓冲仓内的物料顶面至检测点的距离；

控制中心平台，其用于接收所述第一激光扫描仪和所述第二激光扫描仪检测的数据，其中，所述控制中心平台对数据进行去噪，根据所述第一激光扫描仪检测的数据及检测该数据时的时间计算车厢的移动速度，若车厢的移动速度位于速度阈值内，且车厢头至检测点的距离位于第一距离阈值内时，则触发所述第二激光扫描仪启动和所述第一电动阀门开启，当所述第二激光扫描仪启动时检测的距离与所述第二激光扫描仪当前检测的距离的差值位于第二距离阈值内时，则关闭所述第一电动阀门和所述第二激光扫描仪。

优选的是，还包括获得第二距离阈值的系统，其包括：

电子射频标签，其设置在车厢头上，所述电子射频标签的数据包括车厢编号、车厢总节数、装载质量阈值、第一装载体积阈值；

射频信号发射接收器，其设置在所述支架系统上，所述射频信号发射接收器用于实时感测所述电子射频标签的数据；

所述控制中心平台接收所述射频信号发射接收器感测的数据，并根据装载质量阈值和主缓冲仓内物料的堆积密度计算得到第二装载体积阈值，比较第二装载体积阈值和第一装载体积阈值，取较小的作为该车厢的实际装载体积阈值，根据实际装载体积阈值、主缓冲仓内物料顶部下降距离与物料下降体积的关系，计算得到该车厢的第二距离阈值。

优选的是，还包括：

若车厢移动的速度位于速度阈值外，则通知改变车厢的移动速度，直至车厢的移动速度位于速度阈值内。

优选的是，去噪的方法为：计算待处理数据与其相邻的两个检测时间的数据的绝对差值与时间间隔的比值，若比值均大于预设的噪音值，则去除该数据。

优选的是，所述刮板竖直设置，所述刮板下边缘呈锯齿状。

优选的是，还包括：

当所述第二激光扫描仪检测所述主缓冲仓内的物料顶面至检测点的距离大于第三距离阈值时，则在之后的所述第二激光扫描仪启动时检测的距离与所述第二激光扫描仪当前检测的距离的差值位于第二距离阈值内时，关闭所述第一电动阀门后，所述第一电动阀门锁定。

优选的是，还包括：

次缓冲仓，其固定在所述支架系统上，且位于所述主缓冲仓上方，所述次缓冲仓顶部敞开，且位于给料传送带的下方，以承接物料，所述次缓冲仓底部设有第二出料管，所述第二出料管下端伸入所述主缓冲仓内，且高于所述刮板，所述第二出料管上设有第二电动阀门；

当所述第一电动阀门锁定时，所述控制中心平台控制开启所述第二电动阀门，启动所述电缸；

当所述第二激光扫描仪检测所述主缓冲仓内的物料顶面至检测点的距离小于第四距离阈值时，所述控制中心平台控制所述第二电动阀门关闭，所述电缸停止，解锁所述第一电动阀门。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、通过对车厢移动速度、车厢装车点、车厢装车体积三项联合控制，以起到精准控制物料下落到车厢内、保证车厢装车体积达标，且不超标的作用，提高连续作业强度和运输效率。

第二、物料，比如煤矿，在运输前即已按照等级分成不同级别粒度的种类，前分别运输至对应地点，而煤矿的堆积密度跟粒度息息相关，当车厢装载相同体积的煤矿时，装车质量会不同，因此，对于堆积密度大的煤矿，在装载体积不超标的情况下，可以装车质量已超标。在上述技术方案中，采用电子射频标签、射频信号发射接收器实时采集车厢的实际装载体积阈值，起到精准计算第二距离阈值的作用，从而可以保证车厢装载既不会超体积，也不会超质量。

第三、采用次缓冲仓实现对主缓冲仓内物料自动补充，并且可以不影响物料运输上游的连续作业工序，给料传送带不需要因为装车而停止运输物料，减少空载率，提高效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的其中一种技术方案的所述火车装车检测装置的俯示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供一种激光扫描式火车装车检测装置，包括：

支架系统2，其架设于轨道1两侧；用于支撑火车装车检测装置的各个部件，比如采用钢结构焊接形成，或者采用螺栓母等固定形成，以架设在轨道1两侧。

主缓冲仓3，其固定在所述支架系统2上，所述主缓冲仓3顶部敞开，所述主缓冲仓3底部设有第一出料管，所述第一出料管上设有第一电动阀门，所述第一出料管下端高于车厢顶部，所述主缓冲仓3呈长方体形；主缓冲仓3可以通过钢结构固定到支架系统2上，主缓冲仓3内部预先储存需要运输的物料，比如煤矿，当第一电动阀门开启后，物料由于重力作用由第一出料管排出；

刮平机构，其包括固定在所述支架系统2上的一对电缸4、两端通过固定件分别固定在一对电缸4的移动端上的刮板，所述电缸4的移动端的移动方向与轨道1平行，所述刮板位于所述主缓冲仓3内；在将物料储存到主缓冲仓3内时，物料顶部通常会形成类圆椎形，从而导致第二激光扫描仪6检测到的物料顶部至检测点的距离不能精准的计算主缓冲仓3内物料的体积，因此，启动电缸4后，带动刮板来回移动，以刮平物料顶部，使物料体积计算更精准。

第一激光扫描仪5，其固定在所述支架系统2上，所述第一激光扫描仪5以预设频率检测车厢头至检测点的距离；可以实时知晓车厢至装车点的距离，从而方便控制装车时机。

第二激光扫描仪6，其固定在所述支架系统2上，且位于所述主缓冲仓3上方，所述第二激光扫描仪6以预设频率检测所述主缓冲仓3内的物料顶面至检测点的距离；可以实时检测到物料下降过程中物料顶面至检测点的距离，经控制中心平台计算，可以快速、及时的知晓装车体积，方便控制装车体积。

控制中心平台，其用于接收所述第一激光扫描仪5和所述第二激光扫描仪6检测的数据，其中，所述控制中心平台对数据进行去噪，根据所述第一激光扫描仪5检测的数据及检测该数据时的时间计算车厢的移动速度，由于物料下落速度有限，避免车厢速度过快，导致物料下落量未达标时，车厢已远离装车点，从而造成连续作业中止，降低了作业效率，若车厢的移动速度位于速度阈值内，且车厢头至检测点的距离位于第一距离阈值内时，则触发所述第二激光扫描仪6启动和所述第一电动阀门开启，当所述第二激光扫描仪6启动时检测的距离与所述第二激光扫描仪6当前检测的距离的差值位于第二距离阈值内时，则关闭所述第一电动阀门和所述第二激光扫描仪6。第一距离阈值用于精准确定装车位置，使物料可以精准从第一出料管下落到车厢内，第二距离阈值用于精准确定装车体积，使落入车厢内的物料体积达到预设的量，即不会超量过多，也不会少太多，起到精准装车的作用，避免超载造成安全隐患，也避免装载过少而影响运输效率。

在上述技术方案中，通过对车厢移动速度、车厢装车点、车厢装车体积三项联合控制，以起到精准控制物料下落到车厢内、保证车厢装车体积达标，且不超标的作用，提高连续作业强度和运输效率。

在另一种技术方案中，还包括获得第二距离阈值的系统，其包括：

电子射频标签，其设置在车厢头上，所述电子射频标签的数据包括车厢编号、车厢总节数、装载质量阈值、第一装载体积阈值；

射频信号发射接收器，其设置在所述支架系统2上，所述射频信号发射接收器用于实时感测所述电子射频标签的数据；

所述控制中心平台接收所述射频信号发射接收器感测的数据，并根据装载质量阈值和主缓冲仓3内物料的堆积密度计算得到第二装载体积阈值，比较第二装载体积阈值和第一装载体积阈值，取较小的作为该车厢的实际装载体积阈值，根据实际装载体积阈值、主缓冲仓3内物料顶部下降距离与物料下降体积的关系，计算得到该车厢的第二距离阈值。

物料，比如煤矿，在运输前即已按照等级分成不同级别粒度的种类，前分别运输至对应地点，而煤矿的堆积密度跟粒度息息相关，当车厢装载相同体积的煤矿时，装车质量会不同，因此，对于堆积密度大的煤矿，在装载体积不超标的情况下，可以装车质量已超标。在上述技术方案中，采用电子射频标签、射频信号发射接收器实时采集车厢的实际装载体积阈值，起到精准计算第二距离阈值的作用，从而可以保证车厢装载既不会超体积，也不会超质量。

在另一种技术方案中，还包括：

若车厢移动的速度位于速度阈值外，则通知改变车厢的移动速度，直至车厢的移动速度位于速度阈值内。可以及时调整车厢移动速度，以保证车厢顺利装载物料。

在另一种技术方案中，去噪的方法为：计算待处理数据与其相邻的两个检测时间的数据的绝对差值与时间间隔的比值，若比值均大于预设的噪音值，则去除该数据。

在上述技术方案中，如果刮板在刮平过程中，第二激光扫描仪6检测物料顶部至检测点距离的时候，正好检测的是刮板至检测点的距离，且刮板具有一定的高度，会影响后期数据计算的精准性，因此，采用预设噪音值的方法，以去除该类数据，提高准确率。

在另一种技术方案中，所述刮板竖直设置，所述刮板下边缘呈锯齿状。由于物料是颗粒粒，因此采用锯齿状的形状有利于减少刮板运行过程中的阻力，并且也不会影响物料顶部的平整度。

在另一种技术方案中，还包括：

当所述第二激光扫描仪6检测所述主缓冲仓3内的物料顶面至检测点的距离大于第三距离阈值时，则在之后的所述第二激光扫描仪6启动时检测的距离与所述第二激光扫描仪6当前检测的距离的差值位于第二距离阈值内时，关闭所述第一电动阀门后，所述第一电动阀门锁定。

第三距离阈值用于提醒主缓冲仓3内物料不足，物料只够装满当前车厢，需要补充物料，实现自动控制，避免第一出料管无物料流出，而致使下一车厢空载。第一电动阀门解锁的方法有很多，可以人工解锁，也可以设置自动控制程序。

在另一种技术方案中，还包括：

次缓冲仓7，其固定在所述支架系统2上，且位于所述主缓冲仓3上方，所述次缓冲仓7顶部敞开，且位于给料传送带的下方，以承接物料，所述次缓冲仓7底部设有第二出料管，所述第二出料管下端伸入所述主缓冲仓3内，且高于所述刮板，所述第二出料管上设有第二电动阀门；

当所述第一电动阀门锁定时，所述控制中心平台控制开启所述第二电动阀门，启动所述电缸4；

当所述第二激光扫描仪6检测所述主缓冲仓3内的物料顶面至检测点的距离小于第四距离阈值时，所述控制中心平台控制所述第二电动阀门关闭，所述电缸4停止，解锁所述第一电动阀门。第四距离阈值用于控制主缓冲仓3内的物料量，避免储存过满。

在上述技术方案中，采用次缓冲仓7实现对主缓冲仓3内物料自动补充，并且可以不影响物料运输上游的连续作业工序，给料传送带不需要因为装车而停止运输物料，减少空载率，提高效率。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.激光扫描式火车装车检测装置，其特征在于，包括：

支架系统，其架设于轨道两侧；

主缓冲仓，其固定在所述支架系统上，所述主缓冲仓顶部敞开，所述主缓冲仓底部设有第一出料管，所述第一出料管上设有第一电动阀门，所述第一出料管下端高于车厢顶部，所述主缓冲仓呈长方体形；

刮平机构，其包括固定在所述支架系统上的一对电缸、两端通过固定件分别固定在一对电缸的移动端上的刮板，所述电缸的移动端的移动方向与轨道平行，所述刮板位于所述主缓冲仓内；

第一激光扫描仪，其固定在所述支架系统上，所述第一激光扫描仪以预设频率检测车厢头至所述第一激光扫描仪的检测点的距离；

第二激光扫描仪，其固定在所述支架系统上，且位于所述主缓冲仓上方，所述第二激光扫描仪以预设频率检测所述主缓冲仓内的物料顶面至所述第二激光扫描仪的检测点的距离；

控制中心平台，其用于接收所述第一激光扫描仪和所述第二激光扫描仪检测的数据，其中，所述控制中心平台对数据进行去噪，根据所述第一激光扫描仪检测的数据及检测该数据时的时间计算车厢的移动速度，若车厢的移动速度位于速度阈值内，且车厢头至所述第一激光扫描仪的检测点的距离位于第一距离阈值内时，则触发所述第二激光扫描仪启动和所述第一电动阀门开启，当所述第二激光扫描仪启动时检测的距离与所述第二激光扫描仪当前检测的距离的差值位于第二距离阈值内时，则关闭所述第一电动阀门和所述第二激光扫描仪；

还包括获得第二距离阈值的系统，其包括：

电子射频标签，其设置在车厢头上，所述电子射频标签的数据包括车厢编号、车厢总节数、装载质量阈值、第一装载体积阈值；

射频信号发射接收器，其设置在所述支架系统上，所述射频信号发射接收器用于实时感测所述电子射频标签的数据；

所述控制中心平台接收所述射频信号发射接收器感测的数据，并根据装载质量阈值和主缓冲仓内物料的堆积密度计算得到第二装载体积阈值，比较第二装载体积阈值和第一装载体积阈值，取较小的作为该车厢的实际装载体积阈值，根据实际装载体积阈值、主缓冲仓内物料顶部下降距离与物料下降体积的关系，计算得到该车厢的第二距离阈值。

2.如权利要求1所述的激光扫描式火车装车检测装置，其特征在于，还包括：

若车厢移动的速度位于速度阈值外，则通知改变车厢的移动速度，直至车厢的移动速度位于速度阈值内。

3.如权利要求1所述的激光扫描式火车装车检测装置，其特征在于，去噪的方法为：计算待处理数据与其相邻的两个检测时间的数据的绝对差值与时间间隔的比值，若比值均大于预设的噪音值，则去除该数据。

4.如权利要求1所述的激光扫描式火车装车检测装置，其特征在于，所述刮板竖直设置，所述刮板下边缘呈锯齿状。

5.如权利要求1所述的激光扫描式火车装车检测装置，其特征在于，还包括：

当所述第二激光扫描仪检测所述主缓冲仓内的物料顶面至所述第二激光扫描仪的检测点的距离大于第三距离阈值时，则在之后的所述第二激光扫描仪启动时检测的距离与所述第二激光扫描仪当前检测的距离的差值位于第二距离阈值内时，关闭所述第一电动阀门后，所述第一电动阀门锁定。

6.如权利要求5所述的激光扫描式火车装车检测装置，其特征在于，还包括：

次缓冲仓，其固定在所述支架系统上，且位于所述主缓冲仓上方，所述次缓冲仓顶部敞开，且位于给料传送带的下方，以承接物料，所述次缓冲仓底部设有第二出料管，所述第二出料管下端伸入所述主缓冲仓内，且高于所述刮板，所述第二出料管上设有第二电动阀门；

当所述第一电动阀门锁定时，所述控制中心平台控制开启所述第二电动阀门，启动所述电缸；

当所述第二激光扫描仪检测所述主缓冲仓内的物料顶面至所述第二激光扫描仪的检测点的距离小于第四距离阈值时，所述控制中心平台控制所述第二电动阀门关闭，所述电缸停止，解锁所述第一电动阀门。

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