本發(fā)明屬于輸送機卸料技術領域，尤其是涉及一種皮帶輸送機卸料小車的定位裝置及定位方法。

背景技術：

皮帶輸送機卸料小車是礦山礦石緩沖倉的下料裝置，由于卸料小車是移動裝置，并且存在活動空間廣，粉塵大、電磁干擾嚴重等情況，一直沒有有效的距離測量裝置，從而導致下料依靠操作工人控制，料倉布礦不合理，工人勞動強度大，容易造成矽肺等職業(yè)病。此外，還存在以下缺點：

(1)手動控制卸料小車，致使料倉布礦不合理，容易發(fā)生料倉拉空或壓礦事故。

(2)操作人員觀察料倉料位時容易被皮帶輸送機卷傷，或被卸料小車撞傷，卸料小車還經常出現(xiàn)出軌等安全事故。

(3)無法遠程監(jiān)控，更無法與plc行車控制系統(tǒng)集成，形成自動布料系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種對皮帶卸料小車進行精確定位的定位裝置和定位方法，從而進行遠程控制或者接入plc行車控制系統(tǒng)進行自動控制，提高生產效率。

本發(fā)明的目的是通過下述技術方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明的皮帶輸送機卸料小車的定位裝置，其特征在于包括錨節(jié)點a，錨節(jié)點b，標簽節(jié)點，與此標簽節(jié)點相連接的無線數據傳輸rf433模塊ii，與此無線數據傳輸rf433模塊ii相連接的控制系統(tǒng)，所述的錨節(jié)點a、錨節(jié)點b分別與所述的標簽節(jié)點完成測距，經過空間定位算法后，計算出卸料小車的位置，并將定位結果通過無線數據傳輸rf433模塊ii無線傳送到控制系統(tǒng)。

所述的錨節(jié)點a和錨節(jié)點b均包括dw1000定位芯片、stm32微處理器和電源轉換模塊。

所述的標簽節(jié)點包括dw1000定位芯片、stm32微處理器、電源轉換模塊和無線數據傳輸rf433模塊i。

所述的控制系統(tǒng)為pc機或者plc行車控制系統(tǒng)。

所述的錨節(jié)點a、錨節(jié)點b分別與所述的標簽節(jié)點的測距均通過無載波通信進行測距。

一種利用皮帶輸送機卸料小車的定位裝置的定位方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：錨節(jié)點a和錨節(jié)點b與標簽節(jié)點間采用基于信號到達時間(timeofarrival，toa)的距離測量方法；

步驟二：對步驟一得到的距離進行均值濾波，提高測距精度；

步驟三：以傳送帶為x軸，垂直于傳送帶為y軸，建立空間坐標系，對步驟二得到的距離結合建立的空間坐標系，計算得到標簽節(jié)點的坐標；

步驟四：對步驟三得到的定位結果采用卡爾曼濾波，以提高定位精度。

本發(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明的皮帶輸送機卸料小車的定位裝置可以實現(xiàn)對皮帶輸送機卸料小車的精確定位，解決由于皮帶輸送機下料依靠操作工人觀察料倉料位控制下料而導致的料倉布礦不合理、工人容易被皮帶輸送機卷傷，被卸料小車撞傷，卸料小車出軌等安全事故；由于采用無載波通信技術測距和無線數據傳輸，具有抗粉塵干擾能力強，測量精度高、低功耗、低成本、高可靠性等特點，特別適合安裝在不方便布線、粉塵多的皮帶輸送機卸料小車上使用，快速的確定卸料小車的空間位置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的定位原理圖。

圖2為本發(fā)明的定位算法流程圖。

圖3為本發(fā)明的toa測距原理圖。

圖4為本發(fā)明的定位算法原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1、2、3和4所示，本發(fā)明的皮帶輸送機卸料小車的定位裝置，其特征在于包括錨節(jié)點a1，錨節(jié)點b2，標簽節(jié)點3，與此標簽節(jié)點3相連接的無線數據傳輸rf433模塊ii5，與此無線數據傳輸rf433模塊ii5相連接的控制系統(tǒng)8，所述的錨節(jié)點a1、錨節(jié)點b2分別與所述的標簽節(jié)點3完成測距，經過空間定位算法后，計算出卸料小車6的位置，并將定位結果通過無線數據傳輸rf433模塊ii5無線傳送到控制系統(tǒng)8。

所述的錨節(jié)點a1和錨節(jié)點b2均包括dw1000定位芯片、stm32微處理器和電源轉換模塊。

所述的標簽節(jié)點3包括dw1000定位芯片、stm32微處理器、電源轉換模塊和無線數據傳輸rf433模塊i4。

所述的控制系統(tǒng)8為pc機或者plc行車控制系統(tǒng)。

所述的錨節(jié)點a1、錨節(jié)點b2分別與所述的標簽節(jié)點3的測距均通過無載波通信進行測距。

一種利用皮帶輸送機卸料小車的定位裝置的定位方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：錨節(jié)點a1和錨節(jié)點b2與標簽節(jié)點3間采用基于信號到達時間(timeofarrival，toa)的距離測量方法；

步驟二：對步驟一得到的距離進行均值濾波，提高測距精度；

步驟三：以傳送帶為x軸，垂直于傳送帶為y軸，建立空間坐標系，對步驟二得到的距離結合建立的空間坐標系，計算得到標簽節(jié)點3的坐標；

步驟四：對步驟三得到的定位結果采用卡爾曼濾波，以提高定位精度。

圖1為本發(fā)明一個實施例的皮帶輸送機卸料小車定位原理圖。

如圖1所示，在皮帶輸送機7上方安裝錨節(jié)點a1和錨節(jié)點b2，在活動的卸料小車6上安裝標簽節(jié)點3，兩個錨節(jié)點1和2與標簽節(jié)點3完成測距，標簽節(jié)點3根據接收到的距離信息完成定位由無線數據傳輸rf433模塊i4發(fā)出信號，并將定位數據發(fā)送給無線數據傳輸rf433模塊ii5，無線數據傳輸rf433模塊ii5將信息傳送到控制系統(tǒng)8的pc機或plc行車控制系統(tǒng)上。

微處理器對采集到的距離數據，即標簽節(jié)點3接收到的距離數據進行處理和計算，以得到卸料小車6的定位數據；本發(fā)明中的定位方法算法流程如圖2所示，包括以下步驟：

步驟一，錨節(jié)點a1和錨節(jié)點b2與標簽節(jié)點3間采用無線測量基于信號到達時間(timeofarrival，toa)的距離測量方法，其工作原理如圖3所示；tag和anchor為進行toa測距的兩個節(jié)點；t1為tag向anchor發(fā)送rangingdata的時刻；t2為anchor收到rangingdata的時刻；t3為anchor向tag發(fā)送ack的時刻；t4為tag收到ack的時刻；tag和anchor通過本地時鐘分別測量的時間長度，計算出信號在兩個設備之間的傳輸時間；

其中，c為光速。

步驟二，對測距結果進行均值濾波，采用鄰域平均法；

步驟三，假設傳送帶為x軸，標簽節(jié)點3在x軸上移動，已知有兩個錨節(jié)點anchora(xa，ya)和anchorb(xb，yb)，未知標簽節(jié)點tag(x，0)，anchora到tag的測得的距離為disa，位于x軸且距離anchora為disa的點為x1和x2；anchorb到tag的測得的距離為disb，位于x軸且距離anchora為disb的點為x3和x4；

找出差值最小的兩個點，

|xa-xb|＝min(|x1-x3|，|x2-x3|，|x2-x4|)

求兩個點的平均值即為標簽節(jié)點的橫坐標值；

步驟四，對定位結果采用卡爾曼濾波，以提高定位精度。

本發(fā)明的皮帶輸送機卸料小車的定位裝置可以實現(xiàn)對皮帶輸送機7上卸料小車6的精確定位，解決由于皮帶輸送機7下料依靠操作工人觀察料倉料位控制下料而導致的料倉布礦不合理、工人容易被皮帶輸送機7卷傷，被卸料小車6撞傷，卸料小車6出軌等安全事故；由于采用無載波通信技術測距和無線數據傳輸，具有抗粉塵干擾能力強，測量精度高、低功耗、低成本、高可靠性等特點，特別適合安裝在不方便布線、粉塵多的皮帶輸送機卸料小車6上使用，快速的確定卸料小車6的空間位置。