專利名稱：全自動散貨堆場堆取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種自動化控制堆取裝置，特別涉及一種應(yīng)用于大型的港口碼 頭、貨車車站、露天倉庫的，還可以廣泛應(yīng)用于各類大型的礦山堆場、鋼鐵企業(yè)等的原料場 的全自動散貨堆場堆取裝置。
技術(shù)背景大型的散貨(如礦石、煤炭、小碎石、黃沙等)堆料場主要遍布于礦山、能源倉儲 庫、碼頭、貨車車站等，尤其對于分布在倉儲庫、碼頭的礦石、煤炭等散貨料場，其作業(yè)工藝 流程模式完全依賴人工進(jìn)行信息傳遞、計劃、處理、操作、堆取策略、管理等。高大的堆取料 機(jī)設(shè)備在廣闊的散貨料堆場里起的作用只是充當(dāng)了人工鍬鏟或一臺抓斗、鏟車等裝卸“工 具"，一切控制和操作過程都離不開入。堆取料機(jī)操作司機(jī)根據(jù)作業(yè)計劃單或口頭任務(wù)指 令，移動堆取料機(jī)至指定料堆，根據(jù)個人的經(jīng)驗設(shè)定堆或取的控制策略。作業(yè)完成后，再等 待下一個指令。由于散礦料的堆場往往都是露天作業(yè)，受各種情況影響在作業(yè)時常常是塵 埃滿天，工作環(huán)境非常惡劣，在堆場作業(yè)的員工常年在這種環(huán)境下健康也大大地受到影響。 此外，場地內(nèi)散料堆的合理布置、料位管理、計量信息、故障信息、計劃信息、作業(yè)信息、堆場 地的合理利用以及各類作業(yè)指令的協(xié)同性、及時性、正確性等一直無法改觀，效率無法提 升。由于大型堆料場沒有實現(xiàn)整體自動化，各種堆料似一堆堆小山重疊迷彰，場地料堆之間 礦料種類不同、料堆的高度體積不同、不同的氣候下堆取料作業(yè)方式不同、各料堆的堆取流 向不同、計劃和業(yè)務(wù)之間不同等，使得料場的堆取料機(jī)必需配備大量的操作司機(jī)和管理者 來駕駛、協(xié)調(diào)這些設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，其工作效率已難以進(jìn)一步大范圍地提高，生產(chǎn)成本居高不 下。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種全自動散貨堆場堆取裝置，該堆取裝置可以實現(xiàn) 堆取料機(jī)在現(xiàn)場無操作司機(jī)的情況下全過程自動堆取作業(yè)，在堆取料過程中，現(xiàn)場工控機(jī) 人員可以通過監(jiān)控終端和工業(yè)電視視頻終端實時監(jiān)視現(xiàn)場作業(yè)過程。從而克服了現(xiàn)有的散 貨料場自動化程度低、操作者勞動強度高、作業(yè)效率低的缺陷。為解決上述技術(shù)問題，所述的全自動散貨堆場堆取裝置，包括PLC控制器，是所述 監(jiān)控裝置中控制各部件操作的部件；執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與所述PLC控制器連接，包括走行機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和俯仰機(jī)構(gòu)，是執(zhí)行 斗輪機(jī)的運行和臂架的回轉(zhuǎn)、俯仰的部件；現(xiàn)場工控機(jī)，是一遠(yuǎn)程電腦，通過以太網(wǎng)與所述PLC控制器之間進(jìn)行雙向通訊；在物料堆的兩側(cè)上各設(shè)有一條斗輪機(jī)導(dǎo)軌，兩條導(dǎo)軌相互平行，在每條導(dǎo)軌上分 別設(shè)有一臺斗輪機(jī)，該斗輪機(jī)沿著所述斗輪機(jī)導(dǎo)軌運行；在所述斗輪機(jī)上各配置至少一臺 三維激光掃描儀。本實用新型全自動散貨堆場堆取裝置可以讓大型散貨料堆場全面實現(xiàn)堆取料機(jī)在現(xiàn)場的全自動堆取作業(yè)。全自動散貨堆場堆取裝置主要是指在堆取料機(jī)作業(yè)時，在充分保證料場利用率、發(fā)揮堆取料機(jī)的堆取料能力和其它功能基礎(chǔ)上，堆取料機(jī)司機(jī)室內(nèi)無操 作司機(jī)進(jìn)行操作和監(jiān)視，現(xiàn)場工控機(jī)內(nèi)也不需要人員進(jìn)行全程的控制操作?，F(xiàn)場工控機(jī)從 管理系統(tǒng)獲得作業(yè)任務(wù)后，根據(jù)料場情況和堆取料機(jī)狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化計算和安全性檢驗，自 動產(chǎn)生相關(guān)堆或取模式信息，隨后系統(tǒng)自動將相關(guān)控制指令發(fā)送到對應(yīng)本地堆取料機(jī)PLC 控制器，由堆取料機(jī)進(jìn)行全過程無人駕駛的自動堆、取料作業(yè)。在堆取料過程中，現(xiàn)場工控 室人員可以通過監(jiān)控終端和工業(yè)電視視頻終端實時監(jiān)視現(xiàn)場作業(yè)過程，特殊情況時可以通 過位于中央控制室的手柄操作盤對堆、取料作業(yè)進(jìn)行手動操作。從而克服了現(xiàn)有的散貨料 場自動化程度低、操作者勞動強度高、作業(yè)效率低和場地利用率低的缺陷。

圖1為本實用新型全自動散貨堆場堆取裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。圖2為本實用新型全自動散貨堆場堆取裝置中掃描測量的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型全自動散貨堆場堆取裝置的斗輪控制程序的結(jié)構(gòu)方框圖。圖中1、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，2、俯仰機(jī)構(gòu)，3、走行機(jī)構(gòu)，4、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，5、現(xiàn)場工控機(jī)，6、PLC 控制器，7和8、三維激光掃描儀，9和10、工業(yè)視頻監(jiān)控裝置，11、導(dǎo)軌，12、斗輪機(jī)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明如圖1所示的全自動散貨堆場堆取裝置，包括PLC控制器6，是所述監(jiān)控裝置中控 制各部件操作的部件；執(zhí)行機(jī)構(gòu)4，與所述PLC控制器6連接，包括走行機(jī)構(gòu)3、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1和俯仰機(jī)構(gòu)2， 是執(zhí)行斗輪機(jī)的運行和臂架的回轉(zhuǎn)、俯仰的部件；現(xiàn)場工控機(jī)5，是一遠(yuǎn)程電腦，通過以太網(wǎng)與所述PLC控制器6之間進(jìn)行雙向通 訊；在物料堆的兩側(cè)上各設(shè)有一條斗輪機(jī)導(dǎo)軌11，兩條導(dǎo)軌11相互平行，在每條導(dǎo)軌 11上分別設(shè)有一臺斗輪機(jī)12，該斗輪機(jī)12沿著所述斗輪機(jī)導(dǎo)軌11運行；在所述斗輪機(jī)12 上各配置至少一臺三維激光掃描儀7、8。激光掃描裝置的數(shù)據(jù)掃描方法如圖2所示將大型散貨堆劃分為多個區(qū)域，虛線將四個長條形料堆劃分為二十個子區(qū)域；在物料堆兩側(cè)的斗輪機(jī)上各安裝一臺三維激光掃描儀，并設(shè)定料堆子區(qū)域的中點 延長線和斗輪機(jī)軌道的交點為測量點，如圖2小圈所示；駕駛斗輪機(jī)停止在測量點，打開掃描儀開始做靜止測量；如圖2，測量點一和測量點六，兩臺斗輪機(jī)分別測量該子區(qū)域內(nèi)物料堆的一側(cè)，將 兩個測量結(jié)果集成就可獲得該區(qū)域內(nèi)物料的體積信息及三維輪廓圖；對每個物料子區(qū)域進(jìn)行測量，即可獲得每個子區(qū)域的物料信息以及整個堆場的總 體信息。其中，還配置有用于采集斗輪機(jī)各機(jī)構(gòu)狀態(tài)和故障信息并將信息送入現(xiàn)場工控機(jī) 5和PLC控制器6的工業(yè)視頻監(jiān)控裝置9、10。堆取現(xiàn)場裝有工業(yè)視頻監(jiān)控裝置和各類傳感設(shè)備，采集堆取料機(jī)各機(jī)構(gòu)狀態(tài)和故障信息，將信息送入現(xiàn)場工控機(jī)和PLC控制器；現(xiàn)場工 控機(jī)接收各堆取料機(jī)主要狀態(tài)、故障信息，并發(fā)出過程控制指令控制各堆取料機(jī)和發(fā)出相
關(guān)警示。其中，所述現(xiàn)場工控機(jī)5還設(shè)有在特殊情況下作為手動操作的備用手段的手柄操作盤。其中，所述三維激光掃描儀7、8設(shè)置在所述斗 輪機(jī)12前側(cè)的頂端，可斜上方從上 到下對物料堆進(jìn)行掃描。如圖3所示，根據(jù)斗輪機(jī)的工藝，結(jié)合程序設(shè)計模式，采用主程序嵌套子程序方 式，根據(jù)傾角傳感器采集的角度數(shù)據(jù)，設(shè)計出了以下斗輪機(jī)控制程序結(jié)構(gòu)。在圖示邏輯中， 走行及回轉(zhuǎn)控制邏輯最為復(fù)雜，走行要控制走行電機(jī)、卷放纜電機(jī)、懸臂、皮帶等設(shè)備同時 工作，要求配合協(xié)調(diào)，保護(hù)到位，從而實現(xiàn)大車高速走，低速行走，制動等操作；回轉(zhuǎn)則主要 實現(xiàn)回轉(zhuǎn)電機(jī)的調(diào)速。本實用新型全自動散貨堆場堆取裝置可以讓大型散貨料堆場全面實現(xiàn)堆取料機(jī) 在現(xiàn)場的全自動堆取作業(yè)。全自動散貨堆場堆取裝置主要是指在堆取料機(jī)作業(yè)時，在充分 保證料場利用率、發(fā)揮堆取料機(jī)的堆取料能力和其它功能基礎(chǔ)上，堆取料機(jī)司機(jī)室內(nèi)無操 作司機(jī)進(jìn)行操作和監(jiān)視，現(xiàn)場工控機(jī)內(nèi)也不需要人員進(jìn)行全程的控制操作。現(xiàn)場工控機(jī)從 管理系統(tǒng)獲得作業(yè)任務(wù)后，根據(jù)料場情況和堆取料機(jī)狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化計算和安全性檢驗，自 動產(chǎn)生相關(guān)堆或取模式信息，隨后系統(tǒng)自動將相關(guān)控制指令發(fā)送到對應(yīng)本地堆取料機(jī)PLC 控制器，由堆取料機(jī)進(jìn)行全過程無人駕駛的自動堆、取料作業(yè)。在堆取料過程中，現(xiàn)場工控 室人員可以通過監(jiān)控終端和工業(yè)電視視頻終端實時監(jiān)視現(xiàn)場作業(yè)過程，特殊情況時可以通 過位于中央控制室的手柄操作盤對堆、取料作業(yè)進(jìn)行手動操作。從而克服了現(xiàn)有的散貨料 場自動化程度低、操作者勞動強度高、作業(yè)效率低和場地利用率低的缺陷。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征及其優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人 士應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施條例的限制，上述實施條例和說明書中描述的只是 用于說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型原理和范圍的前提下，本實用新型還可 有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都屬于要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護(hù)范圍同所附的權(quán)利要求書及其它等效物界定。
權(quán)利要求一種全自動散貨堆場堆取裝置，包括PLC控制器(6)，是所述監(jiān)控裝置中控制各部件操作的部件；執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)，與所述PLC控制器(6)連接，包括走行機(jī)構(gòu)(3)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(1)和俯仰機(jī)構(gòu)(2)，是執(zhí)行斗輪機(jī)的運行和臂架的回轉(zhuǎn)、俯仰的部件；現(xiàn)場工控機(jī)(5)，是一遠(yuǎn)程電腦，通過以太網(wǎng)與所述PLC控制器(6)之間進(jìn)行雙向通訊；其特征在于在物料堆的兩側(cè)上各設(shè)有一條斗輪機(jī)導(dǎo)軌(11)，兩條導(dǎo)軌(11)相互平行，在每條導(dǎo)軌(11)上分別設(shè)有一臺斗輪機(jī)(12)，該斗輪機(jī)(12)沿著所述斗輪機(jī)導(dǎo)軌(11)運行；在所述斗輪機(jī)(12)上各配置至少一臺三維激光掃描儀(7、8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動散貨堆場堆取裝置，其特征在于還配置有用于采集 斗輪機(jī)各機(jī)構(gòu)狀態(tài)和故障信息并將信息送入現(xiàn)場工控機(jī)(5)和PLC控制器(6)的工業(yè)視頻 監(jiān)控裝置(9、10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動散貨堆場堆取裝置，其特征在于所述現(xiàn)場工控機(jī)(5) 還設(shè)有在特殊情況下作為手動操作的備用手段的手柄操作盤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動散貨堆場堆取裝置，其特征在于所述三維激光掃描 儀(7、8)設(shè)置在所述斗輪機(jī)(12)前側(cè)的頂端，可斜上方從上到下對物料堆進(jìn)行掃描。
專利摘要本實用新型涉及一種應(yīng)用于大型的港口碼頭、貨車車站、露天倉庫的全自動散貨堆場堆取裝置。該堆取裝置在物料堆的兩側(cè)上各設(shè)有一條斗輪機(jī)導(dǎo)軌，兩條導(dǎo)軌相互平行，在每條導(dǎo)軌上分別設(shè)有一臺斗輪機(jī)，該斗輪機(jī)沿著所述斗輪機(jī)導(dǎo)軌運行；在所述斗輪機(jī)上各配置至少一臺三維激光掃描儀。三維激光掃描儀分別測量該子區(qū)域內(nèi)物料堆的一側(cè)，將兩個測量結(jié)果集成就可獲得該區(qū)域內(nèi)物料的體積信息及三維輪廓圖；然后將信息傳給現(xiàn)場工控機(jī)，隨后系統(tǒng)自動將相關(guān)控制指令發(fā)送到對應(yīng)本地堆取料機(jī)PLC控制器，由堆取料機(jī)進(jìn)行全過程無人駕駛的自動堆、取料作業(yè)。從而克服了現(xiàn)有的散貨料場自動化程度低、操作者勞動強度高、作業(yè)效率低和場地利用率低的缺陷。
文檔編號G05B19/418GK201773315SQ20102027109
公開日2011年3月23日 申請日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者王智 申請人:上海派恩科技有限公司