一種基于工業在線檢測的礦車自動裝礦方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及礦山井下無人看管自動運輸系統，特別地，設及一種基于工業在線檢 測的礦車自動裝礦方法及系統。
【背景技術】
[0002] 無人采礦是21世紀采礦技術發展的重要領域之一。地下無人采礦技術被國家科 技部列為"十一五"、"863"計劃首批啟動專題的研究方向之一，進一步顯示了無人采礦技術 領域在我國發展的趨勢。目前無人礦山在國內的無人采礦技術仍處于的初期階段。人們希 望盡快研制開發適合我國的先進的地下無人采礦系統，運可W提高我國采礦工藝的可靠 性、安全性、高效率的采礦生產，使采礦行業能夠適應激烈的國際競爭。
[0003] 電機車運輸是井下開拓運輸系統中礦廢石的主要運輸方式，傳統的電機車運輸 中，礦車中礦廢石裝載主要是通過振動放礦機往礦車中裝礦，同時需要在振動放礦中安排 人員進行值班，按照礦山中一天3班的生產調度，在每個裝礦點中每天需要安排3人進行值 班，存在著勞動強度大，成本高，不利于礦山的智能化發展；同時，對礦車裝礦量的多少主要 是進行人為的目巧U，不能對每天的采礦量進行統計，不利于礦山的智能化管理。目前，礦山 井下電機車運輸系統中，還沒有礦山在礦廢石裝載過程中實現自動檢測與控制。
[0004] 激光檢測主要應用于位移檢測，由于激光位移檢測能夠實現非接觸式檢測，并且 檢測速度快、精度高、現場抗干擾能力強等優點，在工業在線檢測領域發展迅速。由于礦車 結構的特殊性，不便于對裝礦量進行直接計量，同時礦石裝載過程是個動態的，裝礦過程中 環境復雜，粉塵多，噪聲大。如何實現電機車運輸中礦石物料的自動檢測與裝載，實現裝礦 的自動化，提高礦山系統的智能化水平，降低勞動強度，節約成本，是急需解決的技術問題。
【發明內容】
[0005] 本發明需要解決的問題是，結合當前激光非接觸式位移檢測上的應用和推廣，針 對目前礦山井下電機車運輸系統的不足之處，提出了一種基于工業在線檢測的礦車自動裝 礦方法及系統，從硬件和軟件方面實現對礦車礦石裝載過程中礦石的檢測和計量，實現井 下電機車運輸系統的無人看管，提供礦山的智能化程度。
[0006] 本發明的技術方案為：一種基于工業在線檢測的礦車自動裝礦方法，包括如下步 驟：
[0007] 將五路激光傳感器固定在待裝礦礦車上方，礦車裝礦時激光傳感檢測系統按照設 定的時間間隔，連續采集礦車中礦石的高度；
[0008] 根據礦石的動安息角和檢測到的礦石高度實時數據，構造出堆積礦石的包絡曲 線，并計算實時裝礦體積；
[0009] 將裝載過程中礦石體積與預設標準裝載體積進行對比，當達到標準裝載體積時， 振動放曠機停止裝礦；
[0010] 所述五路激光傳感器位置布置為，振動放礦機中屯、線和振動放礦機在礦車中的落 礦點中屯、線交點安裝1#傳感器，另外4路激光傳感器布置于1#傳感器四周，構成矩形四個 頂點，寬度方向關于礦車中屯、線對稱，長度方向關于振動放礦機中屯、線對稱。
[0011] 對礦車進行標定，獲得礦車的實際停車位置，當礦車位置對準后，開啟振動放曠機 進行裝礦。礦車標定位置為礦車連接器位置，軌道軌枕上安裝有非接觸式位移傳感器，通過 對標志物位置進行檢測，測出礦車與振動放礦機中屯、線對位偏移距離。
[0012] 進一步的，所述另外4路傳感器長度方向保證礦車與振動放礦機中屯、線發生最大 位置偏移時依然能夠檢測到礦車內部礦石物料高度。
[0013] 當一個車廂裝滿礦后，停止裝礦，電機車往前推進一個車廂，重復所述步驟進行裝 礦，直至一列車中所有礦車礦石裝滿。
[0014] 進一步的，在放礦機對礦車底部楠圓部分進行裝礦時，只開通1#傳感器進行數據 采集，此部分礦石高度為Hi,當裝載高度大于Hi時，五路傳感器全部開通，當1#傳感器檢 測到高度在0-4+2/3?時，數據采集頻率為10化；當高度大于Η1+2/3?，數據采集頻率為 20Hz。
[0015] 進一步的，對采集到的數據首先進行濾波和降噪處理，將小波方法和自適應濾波 方法相結合，對在線實時采集到的數據進行處理。
[0016] 在一個【具體實施方式】中，礦石堆積的包絡曲線構造方法如下：
[0017] (1)在直角坐標系下，根據礦車中屯、位置偏移距離，建立五路激光傳感器每個檢測 點對應直角坐標系位置坐標：1# (Xi,yi)，2# (而，y2)，3#柄，y3)，4# (X4,y4)，5# (馬，ys);
[001引 似Wl#傳感器檢測點為中心分別擬合出四條礦石高度變化曲線，檢測 點為例，構造的曲線滿足：
[0019]
[0020] 其中Θ為礦石動安息角，3#、4#、5#監測點將上述下標2替換為3、4、5 ;
[OOW做根據擬合的4條曲線，在立維坐標系下構造出礦石動態包絡曲線面，并計算礦 車實時裝礦體積為V=V1+V2+V3;
[0022]其中Vi為礦車底部U型部分體積，V2為U型部分W上至傳感器檢測最低點之間體 積，V3為包絡面部分體積。
[0023] 進一步的，每列車的最終礦石裝載重量和對應的礦石高度W及礦車中屯、偏移距離 形成歷史數據，通過大量的歷史數據樣本，利用人工神經網絡算法，構造出礦石體積預估模 型。將礦石體積預估模型與實時檢測的數據計算出的礦石體積進行對比，求出誤差Vc，得到 礦車中礦石的最終重量為V+k·Vc，k為誤差修正系數。
[0024] 本發明的一種基于工業在線檢測的礦車自動裝礦系統，包括： 陽0巧]振動放礦機，用于向礦車中裝礦；
[00%] 傳感器組，用于采集礦車中礦石的高度數據，其包括五路激光傳感器，位置布置 為：振動放礦機中屯、線和振動放礦機在礦車中的落礦點中屯、線交點安裝1#傳感器，另外4 路激光傳感器布置于1#傳感器四周，構成矩形四個頂點，寬度方向關于礦車中屯、線對稱， 長度方向關于振動放礦機中屯、線對稱，傳感器組與礦車的距離能夠調節；
[0027] 非接觸式位移傳感器，安裝在軌道軌枕上，通過對礦車連接器位置進行檢測，測出 礦車與振動放礦機中屯、線對位偏移距離；
[0028] 化C，其根據非接觸式位移傳感器的檢測數據，獲得礦車的實際停車位置，當車位 對準后，開啟振動放曠機進行裝礦；然后根據礦石的動安息角、傳感器組檢測到的礦石高度 實時數據和非接觸式位移傳感器檢測到的對位偏移數據，構造出礦石堆積的包絡曲線，并 計算實時裝礦體積；通過歷史數據樣本構造出礦石體積預估模型，并對實時檢測計算的礦 石體積進行修正；將裝載過程中礦石體積與預設標準裝載體積進行對比，當達到標準裝載 體積時，控制振動放曠機停止裝礦，同時向電機車發出挪車信號；當電機車為無人駕駛時， 將挪車信號無線傳送到電機車自動駕駛信號接收器。
[0029] 本發明融合了工業在線檢測和數據處理與智能預測算法，相對于現有技術，本發 明有W下有益的技術和經濟效果：
[0030] 1)通過對裝載過程中礦廢石物料的實時檢測與計量，實現對裝載過程中的自動控 審IJ，提高了礦車的裝載效率，現場無需人員看管，降低了勞動強度，節約了成本，提高了自動 化程度；
[0031] 2)對每節礦車的礦量的實時統計，數據記載礦山每天的生產能力，大大提高了礦 山的智能化管理水平，提高了勞動生產率；
[0032] 3)激光非接觸式位移檢測，成本低，環境要求低，能夠適用于井下復雜工業環境下 的礦山自動檢測；
[0033] 4)礦量預估模型簡單，