[发明专利]一种集运站火车车厢自主采样系统和方法

说明书

本发明公开了一种集运站火车车厢自主采样系统和方法，包括：UWB无线定位系统、车厢识别系统、自主采样机器人平台、远程操控台，能够自动建立采样编号、车厢编号、样品存储罐编号的关系表，提高了采样数据处理效率。可以使自主采样机器人平台自主导航行驶到待采样车厢，并能自动获得采样点的空间坐标，实现车厢全自动煤品采样，可简化采样工序，提高采样设备的智能化水平，避免了人为因素的影响，具有准确性高、效率高、耗时短的优点。

技术领域

本发明属于煤炭采样技术领域，具体涉及一种集运站火车车厢自主采样系统和方法。

背景技术

煤炭分析是煤炭利用的基础，煤炭采样是煤炭分析化验前提，煤炭采样的目的，是获得一个组成和特性都能代表被采样批煤的试验煤样，或者说其试验结果能代表被采样批煤组成和特性的试验煤样。采样的基本原则是被采样批煤的所有颗粒都能进入采样设备，每一颗粒都有相等的几率被采入试样中。煤炭采样必须尽量具有真实性、代表性，必须按照一定的采样标准，确定采样的方法、采样的数量等。从一批煤中采取的总样数和每个总样的子样数及采样位置需根据煤炭采样标准确定。

采样是煤炭运输过程中的重要环节，现有煤炭集运站火车敞车车厢的采样方法，多采用人工手持采样铲按规定在不同的位置采取或人工操作机械采样设备进行采样，存在耗时长、效率低、人为影响因素多、准确性差等缺点。因此，如何提供一套尽可能少的人工干预的自主采样系统，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种集运站火车车厢自主采样系统和方法，实现集运站火车敞车车厢全自动煤品采样。

所采用的技术方案是：

一种集运站火车车厢自主采样系统，包括：UWB无线定位系统、车厢识别系统、自主采样机器人平台、远程操控台；

所述UWB无线定位系统包括若干个UWB无线基站和UWB定位标签，所述UWB定位标签安装在自主采样机器人平台中；所述UWB无线定位系统通过无线网络向远程操控台传送UWB无线基站与UWB定位标签之间的距离信息，远程操控台解算UWB定位标签坐标；

所述车厢识别系统包括车厢轮廓图像采集装置和车厢标识图像采集装置，用于采集车厢轮廓和车厢标识图像；并通过无线网络将采集到的图像传送给远程操控台，远程操控台从图像中识别车厢、进行车厢计数、识别车厢标识获取车厢编号，并进行车厢采样编号，建立采样编号与车厢编号、样品存储罐编号的关系表；

所述自主采样机器人平台包括采样机器人控制系统、前置激光扫描仪、车身摄像头、自主采样机器人本体、采样机械臂、样品存储罐，所述前置激光扫描仪安装于自主采样机器人本体的前端；所述车身摄像头安装于自主采样机器人本体靠近火车车厢的一侧，用于实时扫描火车车厢标识，并由采样机器人控制系统将识别到的车厢编号与远程操控台发来的关系表进行对比，以确定当前车厢的采样编号及样品存储罐编号；所述自主采样机器人本体上表面安装自主采样机器人本体UWB定位标签；所述采样机械臂竖直固定安装在自主采样机器人本体上表面，采样机械臂上端安装自主定位采样装置；所述采样机械臂上端固接采样机械臂UWB定位标签，所述自主定位采样装置上安装采样装置UWB定位标签；采样机器人控制系统根据远程操控台解算的UWB定位标签坐标和前置激光扫描仪实时采集的信息，控制自主采样机器人平台自主导航前进或停止、控制采样装置对待采样车厢内煤堆表面进行全覆盖扫描，采样机器人控制系统根据采样扫描激光扫描仪的三维扫描数据计算待采样车厢边沿特征点及车厢内煤堆表面栅格点的空间坐标值，采样机器人控制系统根据煤炭采样标准自主选择采样点并控制采样装置完成采样及将样品放入相应的样品存储罐。

优选的，所述UWB无线基站间隔均匀布置在集运站煤棚顶棚左检修马道和右检修马道上，实现火车封闭作业区域内UWB无线信号全覆盖。