本發(fā)明涉及自動投料，具體為一種高溫熔煉爐的無軌自行固態(tài)鋁智能投料系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、高溫熔煉鋁是將廢棄鋁（液體鋁或固體鋁）加熱，熔融之后提存，去掉渣滓，得到純化后的鋁水，在高溫熔煉鋁的工藝中，高溫熔煉爐是重要的設(shè)備之一，在使用高溫熔煉爐的過程中，通過包括如下步驟，1：加鋁原料、2：熔煉、3：去掉渣滓；

2、在通過投放固體鋁進(jìn)行熔煉鋁時，需要間歇性或連續(xù)向高溫熔煉爐投送固態(tài)鋁。

3、經(jīng)檢索，中國專利（公開號：cn117983134b）公開了cn117983134b，該專利包括：采集反應(yīng)物的濃度數(shù)據(jù)，進(jìn)而確定其對應(yīng)的濃度比例數(shù)據(jù)，將濃度比例數(shù)據(jù)與第一預(yù)設(shè)調(diào)整值的積作為對應(yīng)的濃度調(diào)整數(shù)據(jù)，進(jìn)而確定其對應(yīng)的反應(yīng)劇烈程度，并根據(jù)預(yù)設(shè)參考最小樣本數(shù)，得到反應(yīng)劇烈程度的最小樣本數(shù)；基于dbscan聚類，根據(jù)預(yù)設(shè)鄰域半徑和最小樣本數(shù)，進(jìn)行聚類，進(jìn)而得到異常數(shù)據(jù)，從而對輔助反應(yīng)物的投放速率進(jìn)行控制。

4、在現(xiàn)有技術(shù)中，通過工作人員將固態(tài)鋁投放至熔煉爐中，以維持生產(chǎn)所需的原料供應(yīng)，存在許多不足之處，包括投料精度低、勞動強(qiáng)度大、操作環(huán)境惡劣等，通過軌道或固定路徑的搬運(yùn)裝置將固態(tài)鋁送入熔煉爐中，則需要占用較大空間，且靈活性較差，不適合復(fù)雜工況下的多點(diǎn)投料需求，因此本發(fā)明提出了一種高溫熔煉爐的無軌自行固態(tài)鋁智能投料系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供了一種高溫熔煉爐的無軌自行固態(tài)鋁智能投料系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術(shù)中提到的問題。

2、本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種高溫熔煉爐的無軌自行固態(tài)鋁智能投料系統(tǒng)，包括多個熔煉爐監(jiān)測模塊、投料模塊、倉庫管理模塊和主機(jī)管理模塊；

3、各個熔煉爐監(jiān)測模塊分別對應(yīng)一組煉鋁用熔煉爐，對其監(jiān)測并獲取熔煉爐內(nèi)的鋁料冶煉信息，在監(jiān)測到熔煉爐內(nèi)鋁液高度低于預(yù)設(shè)閾值或鋁料消耗速率超過預(yù)設(shè)值后，向主機(jī)管理模塊發(fā)送投料請求；

4、投料請求包括目標(biāo)熔煉爐編號、所需鋁料量和達(dá)到警戒值所需時間，警戒值為當(dāng)前熔煉爐內(nèi)鋁液高度達(dá)到預(yù)設(shè)高度所需時間或按當(dāng)前鋁料消耗速率，達(dá)到預(yù)設(shè)鋁料數(shù)量所需的時間；

5、主機(jī)管理模塊基于各個熔煉爐的位置信息，以倉庫為起始點(diǎn)，生成配送網(wǎng)絡(luò)，并且主機(jī)管理模塊基于配送網(wǎng)絡(luò)，生成各個熔煉爐以倉庫為起始點(diǎn)的最佳路線；

6、主機(jī)管理模塊在接收到投料請求時，向倉庫管理模塊發(fā)出配料數(shù)據(jù)，配料數(shù)據(jù)包括鋁料量、目標(biāo)熔煉爐編號、請求緊急等級；

7、其中，請求緊急等級基于投料請求中達(dá)到警戒值所需時間進(jìn)行確定；

8、倉庫管理模塊在接收配料數(shù)據(jù)后，向最先響應(yīng)的投料模塊投放對應(yīng)數(shù)量的鋁料，并基于投料模塊的響應(yīng)時間和投放對應(yīng)鋁料量所需的時間，重置請求緊急等級，即對應(yīng)熔煉爐基于剩余時間，其所匹配達(dá)到警戒值所需時間的請求緊急等級；

9、投料模塊基于新生成的請求緊急等級，規(guī)劃移動至對應(yīng)熔煉爐的移動路線，并在達(dá)到對應(yīng)的熔煉爐一側(cè)后，將鋁料投送至熔煉爐內(nèi)。

10、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：所述熔煉爐監(jiān)測模塊包括：

11、重量傳感單元，安裝在熔煉爐的下方，用于對熔煉爐內(nèi)鋁料的重量進(jìn)行監(jiān)測；

12、液位傳感單元，用于監(jiān)測熔煉爐內(nèi)鋁液的實(shí)時高度和鋁液液面高度的波動，并通過鋁液液面高度的波動，生成鋁液液面高度變化率；

13、溫度傳感單元，對熔煉爐內(nèi)的溫度進(jìn)行監(jiān)測。

14、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：熔煉爐監(jiān)測模塊通過重量傳感單元、液位傳感單元和溫度傳感單元，對內(nèi)部剩余固態(tài)鋁的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測并計(jì)算；

15、剩余固態(tài)鋁的計(jì)算公式為，其中，v為液態(tài)鋁的體積，其基于熔煉爐的面積和鋁液的高度計(jì)算得出，為初始固態(tài)鋁總量；

16、為經(jīng)溫度修正后的液態(tài)鋁密度，其經(jīng)公式獲得；

17、為溫度t下的鋁液密度，為參考溫度，為參考溫度下的鋁液密度，為鋁的熱膨脹系數(shù)，t為熔煉爐的實(shí)時溫度。

18、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：鋁料消耗速率的獲取方法為：

19、s1、液位傳感單元獲取鋁液液面高度變化率，其通過獲得，為液態(tài)鋁體積的變化率，為液面高度的變化率；

20、s2、基于溫度傳感單元所監(jiān)測熔煉爐內(nèi)的溫度，對進(jìn)行修正，得到液態(tài)鋁的質(zhì)量變化率，修正后的公式：；

21、為液態(tài)鋁體積變化率，溫度t下修正后的液態(tài)鋁密度；

22、s3、基于液態(tài)鋁的消耗速率，生成固態(tài)鋁的消耗速率，因?yàn)楣虘B(tài)鋁的消耗速率與液態(tài)鋁的質(zhì)量變化速率相等，因此固態(tài)鋁在熔化過程中轉(zhuǎn)化為液態(tài)鋁；

23、其公式為；

24、為固態(tài)鋁的消耗速率，a為熔煉爐的截面積，為鋁液液面高度變化率。

25、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：主機(jī)管理模塊對所有投料模塊的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并基于重置后請求緊急等級所對應(yīng)的時間，計(jì)算是否在對應(yīng)時間內(nèi)，裝載固態(tài)鋁料后的投料模塊能夠完成任務(wù)；

26、在該投料模塊在剩余時間內(nèi)，不能完成投料任務(wù)后，主機(jī)管理模塊向其余正在運(yùn)料中狀態(tài)的投料模塊發(fā)送判定請求，在對應(yīng)的投料模塊滿足判定條件后，該投料模塊更改移動路徑，并基于目標(biāo)熔煉爐的預(yù)設(shè)最佳路線，修正其移動路徑，并且在進(jìn)入目標(biāo)熔煉爐的預(yù)設(shè)最佳路線后，其移動等級提高，即在預(yù)設(shè)最佳路線上移動時，若與其余投料模塊相遇，其優(yōu)先行駛等級最高；

27、其中，判定條件包括：

28、z1、等級比較；

29、z2、代價比較；

30、z3、路徑調(diào)整比較。

31、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：投料模塊采用第一投料車，第一投料車包括第一自動駕駛單元，所述第一自動駕駛單元的上側(cè)安裝有載料單元和推料單元，載料單元用于裝載投料用固態(tài)鋁料，并且載料單元在投料時，延伸至熔煉爐的內(nèi)部；

32、推料單元啟動后，其輸出端沿載料單元移動，將其上側(cè)的固態(tài)鋁料進(jìn)行投放。

33、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：所述熔煉爐監(jiān)測模塊基于投料模塊的投送方向，將熔煉爐內(nèi)的區(qū)域劃分成多個投送區(qū)域；

34、熔煉爐監(jiān)測模塊內(nèi)的溫度傳感單元對各個投送區(qū)域的溫度進(jìn)行識別，并基于各個投送區(qū)域的溫度，識別該投送區(qū)域內(nèi)的固態(tài)鋁含量。

35、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：熔煉爐內(nèi)部設(shè)置有連接槽；

36、所述投料模塊采用第二投料車，所述第二投料車包括第二自動駕駛單元，所述第二自動駕駛單元的上側(cè)安裝有第二基架，所述第二基架的內(nèi)部安裝有第二驅(qū)動單元和第三驅(qū)動單元，且第二基架的內(nèi)部滑動連接有導(dǎo)軌單元，所述第二驅(qū)動單元的輸出端與導(dǎo)軌單元相連接；

37、導(dǎo)軌單元朝向熔煉爐的一端兩側(cè)均設(shè)置有滑行部位，并且在導(dǎo)軌單元進(jìn)入熔煉爐內(nèi)后，其兩側(cè)的滑行部位分別與熔煉爐兩側(cè)的連接槽滑動連接，用于在進(jìn)入熔煉爐后，提高穩(wěn)定性；

38、所述第三驅(qū)動單元的輸出端安裝有投料單元，投料單元朝向熔煉爐的一端與導(dǎo)軌單元滑動連接。

39、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：所述投料單元包括載板和旋轉(zhuǎn)料板，所述載板朝向熔煉爐的一端兩側(cè)均設(shè)置有限位塊；

40、導(dǎo)軌單元內(nèi)部的兩側(cè)開設(shè)有滑槽，投料單元中的兩組限位塊分別于導(dǎo)軌單元內(nèi)部的兩組滑槽滑動連接，并且在滑動時，保持角度不變；

41、所述旋轉(zhuǎn)料板朝向熔煉爐的一端兩側(cè)均設(shè)置有旋轉(zhuǎn)件，兩組旋轉(zhuǎn)件分別與對應(yīng)方向的限位塊轉(zhuǎn)動連接；

42、旋轉(zhuǎn)料板用于裝載鋁料，并且其朝向熔煉爐的一端為投料口；

43、所述載板與旋轉(zhuǎn)料板之間安裝有至少一組第二傾倒單元，第二傾倒單元啟動后，將旋轉(zhuǎn)料板以旋轉(zhuǎn)件與限位塊的轉(zhuǎn)動部位為圓心進(jìn)行傾倒，從而將鋁料進(jìn)行投放；

44、第二傾倒單元包括調(diào)整氣缸，調(diào)整氣缸的輸出端向上，且轉(zhuǎn)動連接有連接件，連接件與旋轉(zhuǎn)料板的下表面滑動連接。

45、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：所述旋轉(zhuǎn)料板的內(nèi)部安裝有旋轉(zhuǎn)架，旋轉(zhuǎn)架用于裝載鋁料，并且在投放時，旋轉(zhuǎn)架進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，加快鋁料的投放效率；

46、所述旋轉(zhuǎn)料板位于旋轉(zhuǎn)架朝向熔煉爐的一端上側(cè)安裝有阻攔架，阻攔架包括兩組升降氣缸，兩組升降氣缸分別安裝在旋轉(zhuǎn)料板的兩側(cè)，且兩組升降氣缸的輸出端之間安裝有擋板件；

47、通過兩組升降氣缸，調(diào)整擋板件與旋轉(zhuǎn)架之間的間距，從而調(diào)整鋁料從擋板件下側(cè)穿過的數(shù)量。

48、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：兩組所述旋轉(zhuǎn)件的上、下兩側(cè)均開設(shè)有定位槽；

49、兩組所述限位塊內(nèi)部的上、下兩側(cè)均安裝有定位組件；

50、旋轉(zhuǎn)料板未傾倒時，其兩端旋轉(zhuǎn)件上、下兩側(cè)的定位槽分別與對應(yīng)限位塊中的兩組定位組件相匹配，各個定位組件啟動后，其輸出端嵌入至對應(yīng)的定位槽中，通過將旋轉(zhuǎn)件鎖緊，在對旋轉(zhuǎn)料板定位的同時，對其進(jìn)行加固。

51、本發(fā)明還公開了一種高溫熔煉爐的無軌自行固態(tài)鋁智能投料方法，該投料方法，包括以下步驟：

52、步驟一：各個熔煉爐監(jiān)測模塊監(jiān)測對應(yīng)熔煉爐中的鋁料冶煉信息，在監(jiān)測到熔煉爐內(nèi)鋁液高度低于預(yù)設(shè)閾值或鋁料消耗速率超過預(yù)設(shè)值后，向主機(jī)管理模塊發(fā)送投料請求；

53、步驟二：主機(jī)管理模塊在接收到投料請求后，向倉庫管理模塊發(fā)出配料數(shù)據(jù)；

54、步驟三：倉庫管理模塊在接收配料數(shù)據(jù)后，向最先響應(yīng)的投料模塊投放對應(yīng)數(shù)量的鋁料；

55、投料模塊基于達(dá)到對應(yīng)熔煉爐所需時間，規(guī)劃移動至對應(yīng)熔煉爐的移動路線，并在達(dá)到對應(yīng)的熔煉爐一側(cè)后，將鋁料投送至熔煉爐內(nèi)。

56、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：

57、本發(fā)明通過對各個熔煉爐進(jìn)行監(jiān)測，可以及時生成投料請求，從而主機(jī)管理模塊配合投料模塊和倉庫管理模塊，將各個熔煉爐所需的鋁料，進(jìn)行快速投放，達(dá)到節(jié)省人工和自動化的目的；

58、在投送鋁料時，采用投料模塊進(jìn)行運(yùn)輸，并且在投料模塊在與熔煉爐連接后，其通過內(nèi)部的傾倒構(gòu)件，將鋁料進(jìn)行投放，并且本發(fā)明中投料模塊可以基于熔煉爐中不同區(qū)域的溫度，對投放位置進(jìn)行調(diào)整。