專利名稱：列車裝載散料狀態(tài)在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及列車裝載量計量與監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種列車裝載散料狀態(tài)的在線監(jiān)測。
背景技術(shù)：
根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)日前公布的最新估算數(shù)據(jù)，2011年全球鐵礦石產(chǎn)量達到28. O億噸，同比增長8%。美國地質(zhì)調(diào)查局在其發(fā)布的報告中稱，2011年全球大部分主要鐵礦石生產(chǎn)國產(chǎn)量均保持增長。在前五大鐵礦石生產(chǎn)國中，中國、澳大利亞、巴西和印度均實現(xiàn)增長。在國內(nèi)很多的礦廠中，礦料裝車采用龍門吊裝載礦料入列車車廂，車廂中礦料重量則靠裝載操作人員經(jīng)驗估計，然后列車開出裝料場通過軌道秤稱量，每節(jié)車廂內(nèi)礦料到 達規(guī)定重量范圍，才能運輸出去。這種方式常常導致列車裝載量不足或者裝載量超限。當載量不足時，降低了運輸?shù)男剩黾恿诉\輸?shù)某杀?；而當裝載量超限時，將危及鐵路運輸?shù)陌踩?，必須要返回料場做卸貨處理，大大降低了裝車效率和提高了運輸成本。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種列車裝載狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，在列車裝載礦料過程中，自動監(jiān)測當前列車裝載礦料量，能夠快速判定車廂裝載量是否達到規(guī)定重量范圍，有效提高了裝車效率、降低了運輸成本。為達到所述目的，本實用新型公開了一種列車裝載散料狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，包括擺動裝置、檢測單元、控制系統(tǒng)和顯示預(yù)警裝置；其特征在于所述擺動裝置用于帶動檢測單元擺動并測量檢測單元擺動的角度數(shù)據(jù)；所述檢測單元用于掃描車廂散料表面幾何尺寸；所述控制系統(tǒng)用于采集檢測單元獲取的散料表面幾何尺寸數(shù)據(jù)和擺動裝置的擺動角度數(shù)據(jù)并進行處理存儲，將處理結(jié)果輸送給顯示預(yù)警裝置，并控制擺動裝置和檢測單元；所述顯示預(yù)警裝置用于顯示并預(yù)警控制單元的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。所述擺動裝置包括電機驅(qū)動器、步進電機、轉(zhuǎn)動軸、擋板、光電開關(guān)；所述電機驅(qū)動器，用于驅(qū)動步進電機擺動；所述步進電機，帶動檢測單元沿垂直于軌道方向進行擺動；所述轉(zhuǎn)動軸，在檢測單元的帶動下進行擺動；所述擋板，平行于軌道平面，與轉(zhuǎn)動軸固定連接；所述光電開關(guān)，安裝在擋板的上方，感應(yīng)到擋板的運動位置從而校正檢測單元的擺動角度。所述檢測單元為激光掃描儀，固定安裝在擺動裝置的轉(zhuǎn)動軸上。所述控制系統(tǒng)，包括編碼器、控制電路板、工業(yè)計算機以及腳踏式開關(guān)；所述編碼器，用于將擺動裝置的擺動角度信號轉(zhuǎn)換成具有正反向信息的脈沖信號，實現(xiàn)對擺動裝置的擺動角度計量；所述控制電路板，用于把編碼器的脈沖信號以及擺動裝置的光電開關(guān)信號融合轉(zhuǎn)換為擺動裝置的數(shù)字化角度數(shù)據(jù)傳輸給工業(yè)計算機，結(jié)合編碼器的脈沖信號及擺動裝置的光電開關(guān)信號用于控制擺動裝置步進電機的運動狀態(tài)及運動范圍實現(xiàn)擺動裝置的啟動、停止以及擺動范圍的控制，接受工業(yè)計算機的控制命令以及腳踏式開關(guān)信號來控制檢測單元擺動與啟動或停止；所述工業(yè)計算機，用于采集和處理擺動裝置和檢測單元采集的激光掃描以及擺動角度數(shù)據(jù)，并將處理的列車內(nèi)物料體積和重量數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸給顯示
預(yù)警裝置。所述顯示預(yù)警裝置包括觸摸顯示屏、蜂鳴器和指示燈；所述觸摸顯示屏用于顯示工業(yè)計算機處理數(shù)據(jù)的結(jié)果；所述蜂鳴器和指示燈用于列車裝載量達到額定量時報警。所述指示燈為LED指示燈。通過上述結(jié)構(gòu)，本實用新型的列車裝載散料狀態(tài)在線監(jiān)測裝置實現(xiàn)以下技術(shù)效果(I)在列車停止運行、裝載礦料過程中，自動監(jiān)測當前列車裝載礦料量，并通過顯 示裝置實時向裝車人員顯示貨物的體積與重量；(2)快速判定車廂裝載量是否達到規(guī)定重量范圍，有效提高了裝車效率、降低了運輸成本。本實用新型的詳細內(nèi)容可通過后述的說明及所附圖而得到。

圖I是本實用新型的電路示意圖；圖2是本實用新型的安裝示意圖；圖3是本實用新型激光掃描示意圖；圖4是本實用新型檢測單元擺動掃描示意圖；圖5是本實用新型數(shù)據(jù)傳輸示意圖；圖6是本實用新型顯示預(yù)警裝置的示意圖；圖7是本實用新型擺動裝置俯視圖；圖8是本實用新型擺動裝置側(cè)視圖；圖中，I-激光掃描儀，2-工業(yè)計算機，3-觸摸顯示屏，4-蜂鳴器，5-LED指示燈，6-光電開關(guān)，7-步進電機，8-電機驅(qū)動器，9-控制電路板。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的應(yīng)用于礦料裝載時的具體實施方式
作進一步說明。如附圖1-8所示，本實用新型公開了一種列車裝載散料狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，包括擺動裝置、檢測單元、控制系統(tǒng)和顯示預(yù)警裝置；其特征在于所述擺動裝置用于帶動檢測單元擺動并測量檢測單元擺動的角度數(shù)據(jù)；所述檢測單元用于掃描車廂散料表面幾何尺寸；所述控制系統(tǒng)用于采集檢測單元獲取的散料表面幾何尺寸數(shù)據(jù)和擺動裝置的擺動角度數(shù)據(jù)并進行處理存儲，將處理結(jié)果輸送給顯示預(yù)警裝置，并控制擺動裝置和檢測單元；所述顯示預(yù)警裝置用于顯示并預(yù)警控制單元的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。所述擺動裝置包括電機驅(qū)動器8、步進電機7、轉(zhuǎn)動軸、擋板、光電開關(guān)6;所述電機驅(qū)動器8，用于驅(qū)動步進電機7擺動；所述步進電機7，帶動檢測單元沿垂直于軌道方向進行擺動；所述轉(zhuǎn)動軸，在檢測單元的帶動下進行擺動；所述擋板，平行于軌道平面，與轉(zhuǎn)動軸固定連接；所述光電開關(guān)6，安裝在擋板的上方，感應(yīng)到擋板的運動位置從而校正檢測單元的擺動角度。所述檢測單元為激光掃描儀1，固定安裝在擺動裝置的轉(zhuǎn)動軸上。所述控制系統(tǒng)，包括編碼器、控制電路板9、エ業(yè)計算機2以及腳踏式開關(guān)；所述編碼器，用于將擺動裝置的擺動角度信號轉(zhuǎn)換成具有正反向信息的脈沖信號，實現(xiàn)對擺動裝置的擺動角度計量；所述控制電路板9，用于把編碼器的脈沖信號以及擺動裝置的光電開關(guān)信號融合轉(zhuǎn)換為擺動裝置的數(shù)字化角度數(shù)據(jù)傳輸給エ業(yè)計算機2，結(jié)合編碼器的脈沖信號及擺動裝置的光電開關(guān)信號用于控制擺動裝置步進電機7的運動狀態(tài)及運動范圍實現(xiàn)擺動裝置的啟動、停止以及擺動范圍的控制，接收エ業(yè)計算機2的控制命令以及腳踏式開關(guān)信號來控制檢測單元擺動與啟動或停止；所述エ業(yè)計算機2，用于采集和處理擺動裝置 和檢測單元采集的激光掃描以及擺動角度數(shù)據(jù)，并將處理的列車內(nèi)物料體積和重量數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸給顯示預(yù)警裝置。所述顯示預(yù)警裝置包括觸摸顯示屏3、蜂鳴器4和LED指示燈5 ;所述觸摸顯示屏3用于顯示エ業(yè)計算機處理數(shù)據(jù)的結(jié)果；所述蜂鳴器4和LED指示燈5用于列車裝載量達到額定量時報警。如圖I所示，擺動裝置與檢測單元檢測到的數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)中的エ業(yè)計算機2接收到數(shù)據(jù)后進行處理，并與控制電路板9網(wǎng)路通信交換數(shù)據(jù)，エ業(yè)計算機2返回給控制電路板9控制擺動裝置啟停和擺動的信號?？刂齐娐钒?根據(jù)接收到的信號控制擺動裝置擺動。檢測單元安裝在擺動裝置的轉(zhuǎn)動軸上，擺動裝置控制檢測單元掃描整個車廂表面。如圖2所示，激光掃描儀I安裝擺動裝置的轉(zhuǎn)動軸上，擺動裝置安裝在龍門吊外偵牝位于列車軌道正上方，激光掃描平面與列車軌道平行，用于測量當前車廂內(nèi)礦料表面的斷面(列車長度X礦料高度)，同時控制激光掃描儀I沿垂直軌道方向擺動，完成當前車廂的掃描；エ業(yè)計算機2安裝在龍門吊上的操作室內(nèi)。如圖3所示，激光掃描儀I掃描其正下方車廂內(nèi)礦料表面的幾何尺寸，采集礦料表面采樣點到激光掃描儀I的距離以及它們的夾角。在豎直方向上根據(jù)激光掃描儀I安裝的高度和車廂的高度，通過判定車廂邊沿，可以解算出當前車廂內(nèi)礦料高度；在水平方向上，通過判定車廂邊沿，可以解算出當前車廂長度。根據(jù)微積分原理，解算出激光掃描儀I當前掃描的礦料斷面面積。如圖4所示，激光掃描儀I沿垂直軌道方向擺動，這樣就掃描了整節(jié)車廂。通過對采集數(shù)據(jù)的分析，判定車廂邊沿，解算出當前車廂內(nèi)礦料寬度。根據(jù)微積分原理，結(jié)合測量得到的礦料斷面面積和車廂內(nèi)礦料寬度，解算出車廂內(nèi)礦料體積，結(jié)合礦料密度，監(jiān)測到當前車廂內(nèi)礦料重量。如圖5所示，激光掃描儀I采集完當前車廂內(nèi)礦料數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)ロ將數(shù)據(jù)傳輸給エ業(yè)計算機2，エ業(yè)計算機2軟件分析采集得到的數(shù)據(jù)，計算出車廂內(nèi)礦料的體積，乘以礦料的密度，測得到當前車廂礦料重量，通過觸摸顯示屏3實時向操作人員報告當前車廂內(nèi)礦料體積(重量)。如圖6所示，本實用新型顯示預(yù)警裝置安裝在龍門吊上的操作室內(nèi)，方便操作人員進行裝載作業(yè)。蜂鳴器4和LED指示燈5用于達到額定裝載量時報警。如圖7所示，此為擺動裝置的俯視圖，擺動裝置安裝在龍門吊外側(cè)，位于列車軌道正上方，擺動裝置由3個光電開關(guān)6、步進電機7、電機驅(qū)動器8、控制電路板9和編碼器等器件組成。3個光電開關(guān)用于校正擺動裝置的擺動角度和限制擺動裝置的擺動范圍；步進電機7用于控制激光掃描儀I掃描整節(jié)車廂內(nèi)礦料表面；編碼器用于反饋給步進電機7的運動步距，用于計量擺動裝置的擺動角度；步進驅(qū)動器8用于驅(qū)動步進電機7工作。如圖8所示，此圖為擺動裝置的側(cè)視圖，激光掃描儀I固定在擺動裝置下表面。光電開關(guān)6安裝在一塊擋板上方，激光掃描儀I擺動時帶動擋板，光電開關(guān)6感應(yīng)擋板的運動情況，從而校正到激光掃描儀I的擺動角度。本實用新型公開的一種列車裝載散料狀態(tài)在線檢測裝置的工作流程 (I)開始裝載；(2)當龍門吊上抓斗在料場抓取礦料時，激光掃描儀I開始測量當前車廂內(nèi)礦料斷面形狀；當龍門吊上抓斗開始裝載礦料時，此時激光掃描儀I不工作；( 3)工業(yè)計算機2輸出當前車廂內(nèi)的礦料裝載量，通過觸摸顯示屏3顯示出當前車廂裝載礦料的噸位；(4)當達到額定的裝載量時，通過蜂鳴器4和LED指示燈5報警通知操作人員停止裝載；(5)記錄并顯示此次礦料裝載的最終體積，進入下一節(jié)車廂裝載；完成一節(jié)車廂裝載過程；(6)整列火車裝載過程中，在觸摸顯示屏3上可實時察看列車各節(jié)車廂礦料噸位；激光掃描儀原本只能測量一條線的數(shù)據(jù)，通過本實用新型的擺動裝置控制其擺動，則能夠測量整個平面的數(shù)據(jù)，再通過計算機數(shù)據(jù)處理，得到車廂內(nèi)礦料表面的三維數(shù)據(jù)，測量得礦料體積。顯而易見的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本實用新型的公開內(nèi)容、應(yīng)用或使用。雖然已經(jīng)在實施例中描述過并且在附圖中描述了實施例，但本實用新型不限制由附圖示例和在實施例中描述的作為目前認為的最佳模式以實施本實用新型的教導的特定例子，本實用新型的范圍將包括落入前面的說明書和所附的權(quán)利要求的任何實施例。
權(quán)利要求1.一種列車裝載散料狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，包括擺動裝置、檢測單元、控制系統(tǒng)和顯示預(yù)警裝置；其特征在于 所述擺動裝置用于帶動檢測單元擺動并測量檢測單元擺動的角度數(shù)據(jù)； 所述檢測単元用于掃描車廂散料表面幾何尺寸；所述控制系統(tǒng)用于采集檢測單元獲取的散料表面幾何尺寸數(shù)據(jù)和擺動裝置的擺動角度數(shù)據(jù)并進行處理存儲，將處理結(jié)果輸送給顯示預(yù)警裝置，并控制擺動裝置和檢測單元； 所述顯示預(yù)警裝置用于顯示并預(yù)警控制單元的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的列車裝載散料狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述擺動裝置包括電機驅(qū)動器、步進電機、轉(zhuǎn)動軸、擋板、光電開關(guān)；所述電機驅(qū)動器，用于驅(qū)動步進電機擺動；所述步進電機，帶動檢測單元沿垂直于軌道方向進行擺動；所述轉(zhuǎn)動軸，在檢測單元的帶動下進行擺動；所述擋板，平行于軌道平面，與轉(zhuǎn)動軸固定連接；所述光電開關(guān)，安裝在擋板的上方，感應(yīng)到擋板的運動位置從而校正檢測單元的擺動角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的列車裝載散料狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述檢測單元為激光掃描儀，固定安裝在擺動裝置的轉(zhuǎn)動軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的列車裝載散料狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述控制系統(tǒng)，包括編碼器、控制電路板、エ業(yè)計算機以及腳踏式開關(guān)；所述編碼器，用于將擺動裝置的擺動角度信號轉(zhuǎn)換成具有正反向信息的脈沖信號，實現(xiàn)對擺動裝置的擺動角度計量；所述控制電路板，用于把編碼器的脈沖信號以及擺動裝置的光電開關(guān)信號融合轉(zhuǎn)換為擺動裝置的數(shù)字化角度數(shù)據(jù)傳輸給エ業(yè)計算機，結(jié)合編碼器的脈沖信號及擺動裝置的光電開關(guān)信號用于控制擺動裝置步進電機的運動狀態(tài)及運動范圍實現(xiàn)擺動裝置的啟動、停止以及擺動范圍的控制，接受エ業(yè)計算機的控制命令以及腳踏式開關(guān)信號來控制檢測單元擺動與啟動或停止；所述エ業(yè)計算機，用于采集和處理擺動裝置和檢測單元采集的激光掃描以及擺動角度數(shù)據(jù)，并將處理的列車內(nèi)物料體積和重量數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸給顯示預(yù)警裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的列車裝載散料狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述顯示預(yù)警裝置包括觸摸顯示屏、蜂鳴器和指示燈；所述觸摸顯示屏用于顯示エ業(yè)計算機處理數(shù)據(jù)的結(jié)果；所述蜂鳴器和指示燈用于列車裝載量達到額定量時報警。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的列車裝載散料狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述指示燈為LED指示燈。
專利摘要本實用新型涉及一種列車裝載散料狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，包括擺動裝置、檢測單元、控制系統(tǒng)和顯示預(yù)警裝置；其特征在于所述擺動裝置用于帶動檢測單元擺動并測量檢測單元擺動的角度數(shù)據(jù)；所述檢測單元用于掃描整節(jié)車廂散料表面；所述控制單元用于處理數(shù)據(jù)并存儲，同時控制擺動裝置和檢測單元；所述顯示預(yù)警裝置用于顯示并預(yù)警控制單元的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。通過上述結(jié)構(gòu)，本實用新型的列車裝載散料狀態(tài)在線監(jiān)測裝置實現(xiàn)以下技術(shù)效果在進行列車裝載礦料過程中，該裝置自動監(jiān)測當前列車裝載礦料量，快速判定列車車廂裝載量是否達到規(guī)定重量范圍，有效提高了裝車效率、降低了運輸成本。
文檔編號G01G19/04GK202631078SQ20122026381
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者毛慶洲, 李繁, 劉勇, 陳小宇, 付智能 申請人:武漢漢寧科技有限公司