[发明专利]一种深井矿用机器人自动取样控制系统及方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于自动化技术领域，具体涉及一种深井矿用机器人自动取样控制系统及方法。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明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。

为实现上述目的，本发明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。

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。

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；