專利名稱：一種井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及計(jì)算機(jī)測量及控制技術(shù)，特別是涉及一種井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置。
背景技術(shù)：
目前軌道衡計(jì)量常用的是壓力測量技術(shù)和傳感器貼片技術(shù)。壓力測量技術(shù)雖然能很好地獲得垂直方向上的壓力，但其需要挖基坑，構(gòu)造整體道床和稱重臺面，安裝繁瑣，施工周期長，檢修不方便。而傳感器貼片機(jī)就是將傳感器應(yīng)變片安裝到鋼軌上，鋼軌就是傳感器，雖然能較好地測得礦石的重量，并且精確性高，但是加工工藝復(fù)雜，且穩(wěn)定性能較低，維修極不方便，壽命短，同時(shí)，現(xiàn)有的軌道衡對過衡的機(jī)車速度有嚴(yán)格的限制，當(dāng)機(jī)車的過衡速度超過最大限速，計(jì)量得到的礦石重量誤差很大，不能正確的反映礦石的重量，且由于目前的軌道衡多采用硬件對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)信號靈活性較差。而要避免這種情況，需要用特制的鋼軌更換原有的鋼軌，不僅工序復(fù)雜，而且增加成本。而井下礦石品位的測量工作，目前主要是人工采樣和化學(xué)分析，由于礦石密度不均勻、樣品的代表性差，在運(yùn)行的礦車上取樣不僅難度大、生產(chǎn)效率低，而且人工估算精確度差，不能客觀反映出鐵礦石品位，不僅影響生產(chǎn)和鐵礦石的出廠質(zhì)量，而且由于人為因素的干擾，也影響到工人的勞動(dòng)積極性?，F(xiàn)有的鐵礦石品位測試裝置都是根據(jù)射線探測礦石的結(jié)構(gòu)來測量品位值，這種測量方法存在探測點(diǎn)數(shù)目有限、不能很好的反映整車的品位的缺點(diǎn)，而且由于不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測試顯示，在很大程度上影響了礦山企業(yè)的生產(chǎn)效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置，使其具有安裝方便、施工周期短、檢修方便、無需更換原有設(shè)施、成本低、自動(dòng)實(shí)時(shí)計(jì)量與品位分析同步、精確性和靈敏性高、避免人為的干擾、工人勞動(dòng)強(qiáng)度小、 勞動(dòng)積極性高、保證礦車運(yùn)行速度的特點(diǎn)。本實(shí)用新型提供的一種井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置，包括與礦車車輪數(shù)量相等且對稱設(shè)置在兩條鋼軌腹壁中和軸上的塞入式剪切力稱重傳感器、與塞入式剪切力稱重傳感器連接的傳感器接線盒、與傳感器接線盒連接的電源、沿礦車運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置在巷道頂部并與傳感器接線盒相連接的激光測距掃描儀、設(shè)置于巷道內(nèi)并與傳感器接線盒相連接的光電開關(guān)、分別與傳感器接線盒和電源相連接的工控機(jī)以及分別與工控機(jī)和電源相連接的顯示器，其中，所述塞入式剪切力稱重傳感器至少為兩對，相鄰的塞入式剪切力稱重傳感器之間的距離與同側(cè)相鄰礦車車輪之間的距離相等。在上述技術(shù)方案中，所述塞入式剪切力稱重傳感器共有四對。在上述技術(shù)方案中，井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置還包括分別與電源和工控機(jī)相連接的打印機(jī)。在上述技術(shù)方案中，所述塞入式剪切力稱重傳感器由彈性體、電阻應(yīng)變片、溫度補(bǔ)償電路、引線和外殼組成，其中，電阻應(yīng)變片粘貼在彈性體上，組成惠斯登電橋。在上述技術(shù)方案中，光電開關(guān)包括設(shè)置于巷道頂部的光電開關(guān)發(fā)射器和設(shè)置于巷道側(cè)壁上的光電開關(guān)接收器。本實(shí)用新型的井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置，具有以下有益效果(1)實(shí)現(xiàn)了礦石自動(dòng)實(shí)時(shí)計(jì)量與品位分析同步，即通過計(jì)量礦石重量的塞入式剪切力稱重傳感器實(shí)時(shí)測量重量、光電開關(guān)實(shí)時(shí)控制計(jì)量開啟及激光測距掃描儀實(shí)時(shí)測量礦石體積，運(yùn)用多傳感器并行處理的方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)井下礦石自動(dòng)化計(jì)量統(tǒng)計(jì)，安裝方便、 檢修方便、精確度和靈敏性高，而且無需用特制鋼軌更換原有鋼軌，施工周期短、成本低。(2)降低取樣工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、避免取樣過程的安全隱患并避免人為的干擾，從根本上改變了取樣工人的工作方式，工人只需定期在交接班時(shí)打印報(bào)表，根本無需繁瑣的體力活動(dòng)且工作舒適安全，提高了工人的生產(chǎn)積極性，避免了人為的干擾。(3)裝置在計(jì)量過程中不必停車，保證了礦車的運(yùn)行速度，進(jìn)行動(dòng)態(tài)稱重，節(jié)約時(shí)間，提高礦石運(yùn)輸效率。通過對機(jī)車過衡速度的檢測，可以督促機(jī)車司機(jī)安全行駛，提高生產(chǎn)安全性(4)提高礦山企業(yè)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化計(jì)量水平。節(jié)約管理成本，提升企業(yè)科技創(chuàng)新實(shí)力，深化企業(yè)電子化計(jì)量辦公程度，加大企業(yè)計(jì)量管理創(chuàng)新力度等。

圖1為本實(shí)用新型井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置整體結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型中塞入式剪切力稱重傳感器與鋼軌配合稱量的結(jié)構(gòu)放大圖；圖3為本實(shí)用新型中礦車運(yùn)行到兩個(gè)塞入式剪切力稱重傳感器之間時(shí)的稱重區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型中前排礦車車輪壓住第一傳感器安裝點(diǎn)時(shí)的荷載分布圖；圖5為本實(shí)用新型中后排礦車車輪壓住第二傳感器安裝點(diǎn)時(shí)的荷載分布圖；圖6為本實(shí)用新型中前后排的兩個(gè)礦車車輪剛好分別壓在第一傳感器安裝點(diǎn)和第二傳感器安裝點(diǎn)時(shí)的荷載分布圖；圖7為本實(shí)用新型中礦車接受光電開關(guān)和激光測距掃描儀檢測時(shí)的結(jié)構(gòu)主視圖；圖8為本實(shí)用新型中礦車接受光電開關(guān)和激光測距掃描儀檢測時(shí)的結(jié)構(gòu)左視圖；圖9為本實(shí)用新型中礦車接受光電開關(guān)和激光測距掃描儀檢測時(shí)的結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制。參見圖1至圖3，本實(shí)用新型井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置包括塞入式剪切力稱重傳感器3、激光測距掃描儀4、光電開關(guān)5、傳感器接線盒7、電源插頭8、電源插座 9、信號線10、工控機(jī)11、顯示器12、打印電纜13和打印機(jī)14。塞入式剪切力稱重傳感器3與礦車車輪16. 1數(shù)量相等且對稱設(shè)置在兩條鋼軌1 腹壁中和軸上，相鄰的塞入式剪切力稱重傳感器3之間的距離與同側(cè)相鄰礦車車輪16. 1之間的距離相等，所述塞入式剪切力稱重傳感器3至少為兩對，在本實(shí)施例中，礦車車輪16. 1
4有4對，塞入式剪切力稱重傳感器3也有4對，所述塞入式剪切力稱重傳感器3為圓錐型塞入式剪切力稱重傳感器，由彈性體、電阻應(yīng)變片、溫度補(bǔ)償電路、引線和外殼組成，其中，電阻應(yīng)變片粘貼在彈性體上，組成惠斯登電橋。根據(jù)塞入式剪切力稱重傳感器3的形狀，在兩鋼軌1的腹壁中和軸位置加工錐形孔，然后裝入成品圓錐型塞入式剪切力稱重傳感器。參見圖3，左側(cè)的錐形孔為第一傳感器安裝點(diǎn)3. 1，右側(cè)的錐形孔為第二傳感器安裝點(diǎn)3. 2。塞入式剪切力稱重傳感器3通過信號線10與傳感器接線盒7相連接，傳感器接線盒7通過電源插頭8與電源插座9相連接，所述傳感器接線盒7的作用是實(shí)現(xiàn)傳感器信號的放大與轉(zhuǎn)換。激光測距掃描儀4沿礦車16運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置在巷道6頂部并通過信號線10與傳感器接線盒7相連接，其作用是通過測量激光測距掃描儀4與礦石(圖中未示出)頂部的距離確定礦車16中礦石的高度從而得出礦石的體積。光電開關(guān)5設(shè)置于巷道6內(nèi)并通過信號線10與傳感器接線盒7相連接，在本實(shí)施例中，參見圖7至圖9，光電開關(guān)5為對射式光電開關(guān)，包括光電開關(guān)發(fā)射器5. 1和光電開關(guān)接收器5. 2，光電開關(guān)發(fā)射器5. 1設(shè)置在巷道6頂部，即安裝在鋼軌1上方，距離模電線 (圖中未示出)上方200mm，光電開關(guān)接收器5. 2設(shè)置于巷道6側(cè)壁上。所述光電開關(guān)5的作用是檢測礦車16的有無，決定數(shù)據(jù)的采集。傳感器接線盒7通過信號線10與工控機(jī)11相連接，所述工控機(jī)11通過電源插頭 8與電源插座9相連接。顯示器12與工控機(jī)11通過信號線10相連接，并通過電源插頭8 與電源插座9相連接。打印機(jī)14通過打印電纜13與工控機(jī)11相連接，并通過電源插頭8 與電源插座9相連接。電源插頭8包括第一電源插頭8. 1、第二電源插頭8. 2、第三電源插頭8. 3和第四電源插頭8. 4，電源插座9包括第一電源插座9. 1、第二電源插座9. 2、第三電源插座9. 3和第四電源插座9. 4。第一電源插座9. 1、第二電源插座9. 2、第三電源插座9. 3和第四電源插座9. 4并聯(lián)在一起，并均與220V交流電源相連。傳感器接線盒7通過第一電源插頭8. 1與第一電源插座9. 1相連接，工控機(jī)11通過第二電源插頭8. 2與第二電源插座9. 2相連接， 打印機(jī)14通過第三電源插頭8. 3與第三電源插座9. 3相連接，顯示器12通過第四電源插頭8. 4與第四電源插座9. 4相連接。使用時(shí)，先將各個(gè)部件安裝到位，開啟塞入式剪切力稱重傳感器3、激光測距掃描儀4和光電開關(guān)5，當(dāng)?shù)V車16運(yùn)行時(shí)，光電開關(guān)發(fā)射器5. 1發(fā)出的紅外線被擋住，光電開關(guān)接收器5. 2接收不到信號，發(fā)出高信號，工控機(jī)11開始采集數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)V車16通過由鋼軌1、枕木2和塞入式剪切力稱重傳感器3組成的稱量區(qū)15時(shí)， 鋼軌1因加載發(fā)生彎曲彎形，鋼軌1中和軸以上的部分受到壓力，鋼軌1中和軸以下的部分受到拉力，在中和軸上既不受壓又不受拉，因此可在鋼軌1中和軸位置安裝塞入式剪切力稱重傳感器3，通過剪切力信號大小進(jìn)行稱重。由于電阻應(yīng)變片粘貼在彈性體上，組成一個(gè)惠斯登電橋，當(dāng)彈性體發(fā)生形變時(shí)，在供橋電壓的作用下，橋路的輸出端產(chǎn)生與重力成正比的電壓。同時(shí)，鋼軌1自身就是稱重臺架，礦車16的載重直接作用在鋼軌1上傳遞給塞入式剪切力稱重傳感器3中的應(yīng)變片，隨著應(yīng)變片電阻值的增減，惠斯登電橋產(chǎn)生差動(dòng)輸出， 就形成了一個(gè)常規(guī)的傳感信號。參見圖4至圖9，當(dāng)載荷在鋼軌1上移動(dòng)時(shí)，鋼軌1上的荷載分布也呈現(xiàn)不同的情況，當(dāng)前排礦車車輪16. 1. 1壓住第一傳感器安裝點(diǎn)3. 1時(shí)，荷載主要集中在第一傳感器安裝點(diǎn)3. 1上，第一傳感器安裝點(diǎn)3. 1兩側(cè)分布的荷載很少；當(dāng)后排礦車車輪16. 1. 2壓住第二傳感器安裝點(diǎn)3. 2時(shí)，荷載主要集中在第二傳感器安裝點(diǎn)3. 2上，第二傳感器安裝點(diǎn)3. 2 兩側(cè)分布的荷載很少；當(dāng)前后排的兩個(gè)礦車車輪16. 1剛好分別壓在第一傳感器安裝點(diǎn)3. 1 和第二傳感器安裝點(diǎn)3. 2時(shí)，荷載均勻分布于第一傳感器安裝點(diǎn)3. 1和第二傳感器安裝點(diǎn) 3. 2之間。無論是那種情況，可以看出，稱量區(qū)15外的鋼軌1即使受到載荷的作用，對兩個(gè)塞入式剪切力稱重傳感器3的影響也微乎其微。當(dāng)?shù)V車16在稱量區(qū)稱重時(shí)，激光測距掃描儀4的激光源發(fā)出激光信號，激光信號遇到礦車16表面后，部分信號被反射回來，反射回來的信號被轉(zhuǎn)換器接收，根據(jù)激光在空氣中的傳播速度和從發(fā)送到接收到信號的時(shí)間，計(jì)算出距離，并轉(zhuǎn)換為電信號送到控制儀表，控制儀表處理后計(jì)算出高度，發(fā)送給工控機(jī)11。具體而言，就是根據(jù)礦車16的運(yùn)行速度 v(間距ΔΧ = νΧ At)，對礦車16中的礦石高度按一定的時(shí)間間隔At實(shí)施等間距采樣， 激光測距掃描儀4將測量到礦車16中礦石上表面至激光測距掃描儀4之間的距離，且激光測距掃描儀4與礦車16車廂廂底之間的距離是固定值，這樣兩者相減就可以得出礦車16 中各微元(xi，yi)中的礦石高度的二維數(shù)組。hll，hl2，hl3，......，hlnh21，h22，h23，......，h2nhnl，hn2，hn3，......，hnn則礦車16中礦石高度可由這些多重?cái)?shù)值的積分得出，在采樣時(shí)間內(nèi)，礦車16車廂廂底的面積為常數(shù)(ΔχΧ Δ y)，則礦石體積(含礦塊之間的孔隙)為此二維數(shù)組hi j的逐項(xiàng)和與該常數(shù)的乘積。由稱量區(qū)15采得的該礦車16中鐵礦石重量除以礦石體積可得出該礦車16礦石的密度，再利用多年生產(chǎn)實(shí)踐和積累得到的鐵礦石品位與密度(含孔隙)之間的相關(guān)關(guān)系， 由工控機(jī)11算出鐵礦石的品位，由顯示器12顯示并由打印機(jī)14打印出報(bào)表，完成礦量等指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)管理工作。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置，其特征在于包括與礦車車輪(16. 1) 數(shù)量相等且對稱設(shè)置在兩條鋼軌(1)腹壁中和軸上的塞入式剪切力稱重傳感器(3)、與塞入式剪切力稱重傳感器C3)連接的傳感器接線盒(7)、與傳感器接線盒(7)連接的電源、沿礦車運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置在巷道(6)頂部并與傳感器接線盒(7)相連接的激光測距掃描儀G)、 設(shè)置于巷道(6)內(nèi)并與傳感器接線盒(7)相連接的光電開關(guān)(5)、分別與傳感器接線盒(7) 和電源相連接的工控機(jī)(11)以及分別與工控機(jī)(11)和電源相連接的顯示器(12)，其中，所述塞入式剪切力稱重傳感器C3)至少為兩對，相鄰的塞入式剪切力稱重傳感器C3)之間的距離與同側(cè)相鄰礦車車輪(16. 1)之間的距離相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置，其特征在于 所述塞入式剪切力稱重傳感器C3)共有四對。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置，其特征在于井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置還包括分別與電源和工控機(jī)(11)相連接的打印機(jī)(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置，其特征在于所述塞入式剪切力稱重傳感器(3)由彈性體、電阻應(yīng)變片、溫度補(bǔ)償電路、引線和外殼組成，其中，電阻應(yīng)變片粘貼在彈性體上，組成惠斯登電橋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置，其特征在于光電開關(guān)(5)包括設(shè)置于巷道(6)頂部的光電開關(guān)發(fā)射器(5. 1)和設(shè)置于巷道(6)側(cè)壁上的光電開關(guān)接收器(5. 2)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種井下礦石動(dòng)態(tài)稱重及品位實(shí)時(shí)分析裝置，包括與礦車車輪數(shù)量相等且對稱設(shè)置在兩條鋼軌腹壁中和軸上的塞入式剪切力稱重傳感器、與塞入式剪切力稱重傳感器連接的傳感器接線盒、與傳感器接線盒連接的電源、沿礦車運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置在巷道頂部并與傳感器接線盒相連接的激光測距掃描儀、設(shè)置于巷道內(nèi)并與傳感器接線盒相連接的光電開關(guān)、分別與傳感器接線盒和電源相連接的工控機(jī)以及分別與工控機(jī)和電源相連接的顯示器，所述塞入式剪切力稱重傳感器至少為兩對，相鄰的塞入式剪切力稱重傳感器之間的距離與同側(cè)相鄰礦車車輪之間的距離相等。本實(shí)用新型具有安裝方便、成本低、精確性和靈敏性高的特點(diǎn)，是廣泛使用的井下計(jì)算機(jī)測量及控制技術(shù)。
文檔編號G01G19/03GK202109970SQ20112021246
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者劉金安, 夏鴻, 宋紅, 李鐵一 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司