一种深井矿用机器人自动取样控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种深井矿用机器人自动取样控制系统及方法，属于自动化技术领域。该系统包括双目摄像头、激光测速仪、工控机、PLC控制单元、取样机器人、旋转储料装置等结构。本发明专利技术获取矿源溜井号及电机车车次，激光测速仪测量车辆速度，双目摄像头采集车辆车图像信息，电机车及其牵引的矿车通过取样平台附近时，由双目摄像头拍摄，获取矿车的三维数据，传入工控机经过处理后，得到取样区域及取样时间，并通将信号反馈给PLC控制单元，由PLC控制单元控制旋转储料装置和取样机器人动作，从而完成取样。本发明专利技术有效解决了人工取样存在的触电、车辆伤害等安全风险，实现了无人值守，减员增效，同时提高了企业生产管理和安全管理，易于推广应用。应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
一种深井矿用机器人自动取样控制系统及方法


[0001]本专利技术属于自动化
，具体涉及一种深井矿用机器人自动取样控制系统及方法。

技术介绍

[0002]深井取样属于井下矿山危险场所，现场环境伴随着高温、高粉尘、高噪音等危险因素，工作人员不宜长期值守。深井现场工作至少需要双人作业，占用人力资源，且每天出入井下，耗时长，行车安全隐患多。运矿通过架线式电机车牵引矿车，人员在取样过程中可能存在触电的风险；同时由于取样人员在轨道运输区域作业，且取样过程是在机车运行中进行，存在一定的安全风险。
[0003]随着智慧矿山的提出，国家推出“机械化换人、自动化减人”行动政策，实现机器人自动取样，减少井下工作人员作业是以人为本的体现，同时也是企业发展的需要。目前国内外在井下有轨运输自动取样机械手方面应用尚处于空白，研究与应用成功后具有较大社会意义，同时具有较强的可推广性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种深井矿用机器人自动取样控制系统及方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种深井矿用机器人自动取样控制系统，包括：双目摄像头，用于采集电机车及其牵引的矿车的三维数据；激光测速仪，用于测量电机车及其牵引的矿车的速度；二维码标牌，含有电机车车次和矿源溜井号信息；二维码标牌置于本地驾驶模式的电机车上；机车控制系统服务器内存储有机车远程驾驶模式下的电机车车次和矿源溜井号信息；二维码扫描仪，安装在取样平台前，用于扫描二维码标牌，并将扫描获取的电机车车次和矿源溜井号信息发送至工控机；旋转储料装置，与PLC控制单元相连；其上放置有多个储料桶；工控机，分别与机车控制系统服务器、双目摄像头、激光测速仪、PLC控制单元、二维码扫描仪相连；工控机用于通过机车控制系统服务器或二维码扫描仪获取当前待取样电机车及其牵引的矿车的电机车车次和矿源溜井号信息，然后传输给PLC控制单元，PLC控制单元通过控制旋转储料装置转动，将相应的储料桶旋转至矿石样品接取处；工控机还用于根据双目摄像头采集的三维数据和激光测速仪测量的速度进行分析，分离出每节矿车内的矿石部分，并搜索直径小于45mm颗粒矿石所在区域，作为取样区
域，并计算出取样时间，然后传输至PLC控制单元；PLC控制单元根据接收到的取样区域、取样时间，控制取样机器人动作，并控制旋转储料装置的转动；取样机器人，与PLC控制单元相连，用于根据PLC控制单元的指令抓取矿石并卸入对应的储料桶中。
[0006]进一步，优选的是，旋转储料装置上放置的每个储料桶标有不同的溜井号，将匹配当前矿车运输矿石溜井号的储料桶旋转至旋转至矿石样品接取处。
[0007]进一步，优选的是，还包括：速度编码器，与旋转储料装置相连，用于测量旋转储料装置的速度信息；位置传感器，与旋转储料装置相连，用于检测旋转储料装置的位置信息；速度编码器和位置传感器均与PLC控制单元相连；PLC控制单元根据速度编码器、位置传感器传来的信息，控制旋转储料装置的转速及测旋转位置，在取样时间前，将匹配当前矿车运输矿石溜井号的储料桶旋转至旋转至矿石样品接取处。
[0008]进一步，优选的是，取样机器人通过安装在其机械臂上的抓取铲斗抓取矿石。
[0009]进一步，优选的是，还包括视频监控装置、取样机器人控制系统客户端和电子安全围栏；视频监控装置用于视频监控取样现场情况；视频监控装置、取样机器人控制系统客户端均与工控机相连；电子安全围栏，与PLC控制单元相连；当视频监控装置监控到现场发生险情时，通过工控机发送信号至取样机器人控制系统客户端，使得取样机器人控制系统客户端下发急停指令，停止取样机器人工作；并通过工控机发送信号至机车控制系统服务器，使得机车控制系统服务器远程对电机车及其牵引的矿车进行急停，同时，并顺序通过工控机、PLC控制单元发送信号至电子安全围栏，使得电子安全围栏中的报警器报警。
[0010]进一步，优选的是，取样机器人控制系统客户端还用于取样机器人的运行监视，旋转储料装置的参数设定和修改，电子安全围栏的报警记录的显示，视频监控装置的监控视频显示。
[0011]进一步，优选的是，一辆电机车牵引8节矿车，当当前节矿车不满足取样条件，则对下一节矿车进行判断，判断其是否满足取样条件，以此类推。
[0012]本专利技术同时提供一种深井矿用机器人自动取样控制方法，采用上述深井矿用机器人自动取样控制系统，包括如下步骤：步骤（1），机车远程驾驶模式时，工控机通过与机车控制系统服务器通讯获取当前待取样矿车的矿源溜井号以及电机车车次；机车本地驾驶模式时，通过二维码扫描仪扫描二维码方式获取当前待取样矿车的矿源溜井号以及电机车车次，并反馈给PLC控制单元，PLC控制单元通过控制旋转储料装置转动，将匹配的储料桶旋转至矿石样品接取处；步骤（2），电机车及其牵引的矿车通过取样平台附近时，通过双目摄像头拍摄，获取矿车的三维数据，激光测速仪获取矿车的行驶速度，并传输至工控机进行分析；步骤（3），通过工控机分析是否满足取样条件，当能查找出颗粒度直径小于45mm且在机器手可抓取半径范围内的矿石区域，则为满足取样条件；步骤（4），条件不满足则放弃当前矿车取样，下一节矿车返回执行步骤（2）；步骤（5），如果满足取样条件，则工控机向PLC控制单元反馈取样信息，给出取样区
域及取样时间，PLC控制单元向取样机器人发送控制字指令，取样机器人通过控制抓取铲斗抓取矿石；步骤（6），抓取矿石完成，PLC控制单元控制取样机器人至卸料点，并将矿石卸至相应的储料桶中；步骤（7），当前节矿车取样完成，进行下一节矿车取样，并返回执行步骤（2），直至8节矿车取样完成。
[0013]本专利技术中，机车控制系统远程模式运行时，调度人员通过机车控制系统下发电机车车次和矿源溜井号等运矿指令，并会上传至机车控制系统服务器。
[0014]优选，本专利技术在取样区域中选取合适的取样点及其三维坐标，并计算出最佳取样时间。
[0015]本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：本专利技术根据机车控制系统服务器或二维码扫描提供矿源溜井号及电机车车次，激光测速仪测量电机车运行速度，双目摄像头采集电机车及其牵引的矿车图像信息，电机车及其牵引的矿车通过取样平台附近时，由双目摄像头拍摄，获取矿车的三维数据，传入工控机经过处理后，分离出每节矿车内的矿石部分，并搜索直径小于45mm颗粒矿石所在区域，给出合适的取样点及其三维坐标，并计算出取样时间，并通过TCP/IP通讯将信号反馈给PLC控制单元，由PLC控制单元控制旋转储料装置和取样机器人动作，从而完成取样。发生险情时，人员可通过取样机器人控制系统客户端远程停止取样机器人工作，通过机车控制系统服务器远程停止机车，保障设备及人员安全，并发出报警。相对于人工取样模式，本专利技术对每节矿车都进行取样，样品更多，检验结果更加准确，为矿石运输提供了更加准确的信息，检验结果通过客户端进行发布，效率更高。本专利技术为后期企业实现矿石运输自动分装分运及机车控制系统全自动化提供了可能，本专利技术减少井下作业人数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深井矿用机器人自动取样控制系统，其特征在于，包括：双目摄像头（1），用于采集电机车及其牵引的矿车（4）的三维数据；激光测速仪（12），用于测量电机车及其牵引的矿车（4）的速度；二维码标牌（6），含有电机车车次和矿源溜井号信息；二维码标牌（6）置于本地驾驶模式的电机车上；机车控制系统服务器（5）内存储有机车远程驾驶模式下的电机车车次和矿源溜井号信息；二维码扫描仪（9），安装在取样平台前，用于扫描二维码标牌（6），并将扫描获取的电机车车次和矿源溜井号信息发送至工控机（2）；旋转储料装置（14），与PLC控制单元（3）相连；其上放置有多个储料桶（13）；工控机（2），分别与机车控制系统服务器（5）、双目摄像头（1）、激光测速仪（12）、PLC控制单元（3）、二维码扫描仪（9）相连；工控机（2）用于通过机车控制系统服务器（5）或二维码扫描仪（9）获取当前待取样电机车及其牵引的矿车（4）的电机车车次和矿源溜井号信息，然后传输给PLC控制单元（3），PLC控制单元（3）通过控制旋转储料装置（14）转动，将相应的储料桶（13）旋转至矿石样品接取处；工控机（2）还用于根据双目摄像头（1）采集的三维数据和激光测速仪（12）测量的速度进行分析，分离出每节矿车内的矿石部分，并搜索直径小于45mm颗粒矿石所在区域，作为取样区域，并计算出取样时间，然后传输至PLC控制单元（3）；PLC控制单元（3）根据接收到的取样区域、取样时间，控制取样机器人（7）动作，并控制旋转储料装置（14）的转动；取样机器人（7），与PLC控制单元（3）相连，用于根据PLC控制单元（3）的指令抓取矿石并卸入对应的储料桶（13）中。2.根据权利要求1所述的深井矿用机器人自动取样控制系统，其特征在于，旋转储料装置（14）上放置的每个储料桶（13）标有不同的溜井号，将匹配当前矿车运输矿石溜井号的储料桶（13）旋转至旋转至矿石样品接取处。3.根据权利要求1所述的深井矿用机器人自动取样控制系统，其特征在于，还包括：速度编码器（15），与旋转储料装置（14）相连，用于测量旋转储料装置（14）的速度信息；位置传感器（16），与旋转储料装置（14）相连，用于检测旋转储料装置（14）的位置信息；速度编码器（15）和位置传感器（16）均与PLC控制单元（3）相连；PLC控制单元（3）根据速度编码器（15）、位置传感器（16）传来的信息，控制旋转储料装置（14）的转速及测旋转位置，在取样时间前，将匹配当前矿车运输矿石溜井号的储料桶（13）旋转至旋转至矿石样品接取处。4.根据权利要求1所述的深井矿用机器人自动取样控制系统，其特征在于：取样机器人（7）通过安装在其机械臂上的抓取铲斗（8）抓取矿石。5.根据权利要求1所述的深井矿用机器人自...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮坤，尹业华，罗磊，袁明路，刘春霖，梁其根，陆广任，肖彦龙，
申请(专利权)人：云南昆钢电子信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：