基于激光测距技术的散粮装火车智能化系统技术方案

本发明专利技术公开了基于激光测距技术的散粮装火车智能化系统，涉及散粮装载技术领域。解决了现有技术中人工操作装火车时，是通过操作人员的实时监控，粮食比重过大，操作人员往往难以发现和粮食比重过小，火车装不下的情况，需要大量人工进行平车作业的问题。包括火车本体、火车牵引装置、伸缩溜筒、激光测距传感器、智能控制系统和斗秤计量系统，所述火车本体用于装载粮食，完成粮食运输，所述火车牵引装置与火车本体相连，火车牵引装置用于实现火车本体的位置移动。本发明专利技术提出的基于激光测距技术的散粮装火车智能化系统，以基于激光测距技术，通过装火车粮食高度的大数据收集和分析，并与多种传感器相结合，实现散粮智能化平稳装火车。火车。火车。

【技术实现步骤摘要】
基于激光测距技术的散粮装火车智能化系统


[0001]本专利技术涉及散粮装载
，特别涉及基于激光测距技术的散粮装火车智能化系统。

技术介绍

[0002]粮食从轮船上卸船并输送到筒仓中存储，在客户需要的时候，从筒仓中取出并装载到专用散粮火车车厢中。这些散粮码头的作业环节，其中卸船以及计量系统已实现了全自动化，但在发运装车环节上，仍然需要一定量的人工参与来完成，是实现散粮智慧港口的最大症结。发运环节不仅劳动强度大，而且还存在较多的不稳定因素，诸如误操作带来的计量偏差、粮食撒漏、设备损坏、装车超载、偏载等，特别还存在人员在车厢上作业坠落的安全隐患。因此，行业内急需一款无人化智能装车系统来替代人工完成装车任务。
[0003]散粮装火车系统主要由5个组成部分，分别是：调度生产平台、中控室控制系统、装火车计量控制系统、粮食比重实时监测和牵引控制系统。
[0004]由于粮食在进筒仓时，粮食在落料过程中，若未采用技术措施，会造成粮食与粉尘分层，在出仓发运时，在装火车的过程中就会发生粮食比重不同的情况，会造成火车偏载、超载、撒漏等问题。实时发现粮食的比重，提前做好预判，是避免火车偏载、超载和撒漏，实现装火车智能化系统的关键要素。因此在现有散粮装火车的5个组成部分里，装火车计量控制系统、粮食比重实时监测与牵引控制系统是散粮智能化装车系统的关键瓶颈。
[0005]在现有人工操作装火车时，是通过操作人员的实时监控，可以有效的发现粮食因比重过小，火车装不下的情况，采用人工平车或者减少装车量来实现。但是粮食比重过大时，操作人员往往难以发现，在即将装完料时才能发现，就会出现火车装车偏载情况，就要通过大量人工进行平车作业，来杜绝火车偏载。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供基于激光测距技术的散粮装火车智能化系统，设置有火车本体、火车牵引装置、伸缩溜筒、激光测距传感器和智能控制系统，在火车本体定位过程中，通过激光测距传感器测量火车本体的车厢高度，辅助火车牵引装置实现精准定位；满足火车到达的标准化装车位，在装火车的过程中，激光测距传感器对粮食的高度进行测算，通过装火车粮食高度的大数据收集和分析，得出装火车粮食高度与火车自动牵引的控制公式，并与多种传感器相结合，实现散粮智能化平稳装火车；激光测距传感器自动采集数据，智能控制系统计算和控制整体运作，解决了散粮装火车的难题，解决散粮装卸系统的发运环节了智能化的技术，为实现散粮智能化港口奠定了基础，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于激光测距技术的散粮装火车智能化系统，包括火车本体、火车牵引装置、伸缩溜筒、激光测距传感器、智能控制系统和斗秤计量系统，所述火车本体用于装载粮食，完成粮食运输，所述火车牵引装置与火车本体相连，火车牵引装置用于实现火车本体的位置移动，所述火车本体为L70型散粮专用车，火车
本体的一个车厢内共设置有四个漏斗，漏斗的下端设置有放料口，所述伸缩溜筒与斗称连接，伸缩溜筒的两侧均设置有激光测距传感器，伸缩溜筒用于将粮仓中的粮食导入到火车本体内，所述激光测距传感器在火车本体定位时，用于火车本体的车厢高度检测，辅助火车牵引装置实现实现火车本体的精准定位，激光测距传感器在装火车的过程中，对粮食的高度进行测算，可测出粮食的实时比重，智能调整斗秤计量系统，控制火车牵引装置带动火车本体移动，实现平稳装车，所述智能控制系统分别与火车牵引装置、伸缩溜筒、激光测距传感器和斗秤计量系统通信连接，智能控制系统用于接收激光测距传感器信号，计算先控制斗秤计量系统并发送指令，控制火车牵引装置带动火车本体移动，实现实现粮食平稳装车，智能控制系统设置有控制单元、报警单元和显示单元，控制单元分别与报警单元和显示单元通信连接。
[0008]优选的，所述伸缩溜筒包括第一溜筒、第二溜筒和第三溜筒，第一溜筒、第二溜筒和第三溜筒依次排列，且第一溜筒位于火车本体靠近前进方向的一端上方，第一溜筒用于主要平车溜筒，负责火车本体前端装料和全车的平料功能，第二溜筒负责火车本体中间装料功能，第三溜筒负责火车本体末端装料功能，第一溜筒在对火车本体前端装料和全车的平料工作时各自对应的装料速度通过以下方式计算：
[0009]获取所述第一溜筒的最大伸缩长度和最小伸缩长度；
[0010]根据激光测距传感器对于火车本体的车厢高度检测结果；
[0011]根据所述车厢高度检测结果和第一溜筒的最大伸缩长度和最小伸缩长度确定第一溜筒在对火车本体前端装料和全车的平料过程中的伸缩长度范围；
[0012]确定所述火车本体的容积大小；
[0013]根据所述火车本体的区域划分规则和其容积大小确定火车本体的前端区域体积；
[0014]确定待装材料的平均光滑系数以及火车本体的前端区域底面的平滑度；
[0015]根据所述待装材料的平均光滑系数和火车本体的前端区域底面的平滑度确定待装材料在所述前端区域底面的自然流动速度；
[0016]根据所述自然流动速度和火车本体的车厢高度检测结果以及第一溜筒在对火车本体前端装料和全车的平料过程中的伸缩长度范围计算出第一溜筒在对火车本体前端装料时的第一装料速度：
[0017][0018]其中，v表示为第一溜筒在对火车本体前端装料时的第一装料速度，v1表示为第一溜筒的预设最大装料速度，s1表示为第一溜筒在对火车本体进行前端装料过程中的伸缩长度范围，s2表示为火车本体的车厢高度，β表示为长度检测误差因子，ln表示为自然对数，ρ1表示为待装材料的密度，ρ2表示为空气密度，ρ3表示为火车本体底面的材料密度，μ1表示为待装材料在装料过程中与第一溜筒内部的第一摩擦系数，μ2表示为待装材料与火车本体的前端区域底面之间的第二摩擦系数，v3表示为待装材料在所述前端区域底面的自然流动速度；
[0019]确定火车本体的中端区域体积以及末端区域体积；
[0020]根据火车本体的中端区域体积以及末端区域体积以及前端区域体积确定在同体积装填材料前端区域分别与中端区域和末端区域之间的材料高度差值；
[0021]根据所述材料高度差值计算出平均材料高度差值；
[0022]基于所述平均材料高度差值，利用所述第一装料速度计算出第一溜筒在对火车本体进行平料工作时的第二装料速度：
[0023][0024]其中，v2表示为第一溜筒在对火车本体进行平料工作时的第二装料速度， S表示为第一溜筒的表面积，s3表示为平均材料高度差值，s4表示为火车本体的长度，e表示为自然常数，取值为2.72，δ表示为火车本体的倾斜度对计算结果产生的误差；
[0025]分别将所述第一装料速度和第二装料速度确认为第一溜筒在对火车本体前端装料和全车的平料工作时各自对应的装料速度。
[0026]优选的，所述激光测距传感器的数量为六个，且激光测距传感器分别设置在第一溜筒、第二溜筒和第三溜筒的两侧，激光测距传感器用于实时监测激光测距传感器与下方反射的垂直距离。
[0027]优选的，所述智能化系统的工作流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于激光测距技术的散粮装火车智能化系统，包括火车本体(1)、火车牵引装置(2)、伸缩溜筒(3)、激光测距传感器(4)、智能控制系统(5)和斗秤计量系统(6)，其特征在于：所述火车本体(1)用于装载粮食，完成粮食运输，所述火车牵引装置(2)与火车本体(1)相连，火车牵引装置(2)用于实现火车本体(1)的位置移动，所述火车本体(1)为L70型散粮专用车，火车本体(1)的一个车厢内共设置有四个漏斗，漏斗的下端设置有放料口(11)，所述伸缩溜筒(3)与斗称连接，伸缩溜筒(3)的两侧均设置有激光测距传感器(4)，伸缩溜筒(3)用于将粮仓中的粮食导入到火车本体(1)内，所述激光测距传感器(4)在火车本体(1)定位时，用于火车本体(1)的车厢高度检测，辅助火车牵引装置(2)实现实现火车本体(1)的精准定位，激光测距传感器(4)在装火车的过程中，对粮食的高度进行测算，可测出粮食的实时比重，智能调整斗秤计量系统(6)，控制火车牵引装置(2)带动火车本体(1)移动，实现平稳装车，所述智能控制系统(5)分别与火车牵引装置(2)、伸缩溜筒(3)、激光测距传感器(4)和斗秤计量系统(6)通信连接，智能控制系统(5)用于接收激光测距传感器(4)信号，计算先控制斗秤计量系统(6)并发送指令，控制火车牵引装置(2)带动火车本体(1)移动，实现实现粮食平稳装车，智能控制系统(5)设置有控制单元(51)、报警单元(52)和显示单元(53)，控制单元(51)分别与报警单元(52)和显示单元(53)通信连接。2.如权利要求1所述的基于激光测距技术的散粮装火车智能化系统，其特征在于：所述伸缩溜筒(3)包括第一溜筒(31)、第二溜筒(32)和第三溜筒(33)，第一溜筒(31)、第二溜筒(32)和第三溜筒(33)依次排列，且第一溜筒(31)位于火车本体(1)靠近前进方向的一端上方，第一溜筒(31)用于主要平车溜筒，负责火车本体(1)前端装料和全车的平料功能，第二溜筒(32)负责火车本体(1)中间装料功能，第三溜筒(33)负责火车本体(1)末端装料功能，第一溜筒(31)在对火车本体(1)前端装料和全车的平料工作时各自对应的装料速度通过以下方式计算：获取所述第一溜筒(31)的最大伸缩长度和最小伸缩长度；根据激光测距传感器(4)对于火车本体(1)的车厢高度检测结果；根据所述车厢高度检测结果和第一溜筒(31)的最大伸缩长度和最小伸缩长度确定第一溜筒(31)在对火车本体(1)前端装料和全车的平料过程中的伸缩长度范围；确定所述火车本体(1)的容积大小；根据所述火车本体(1)的区域划分规则和其容积大小确定火车本体(1)的前端区域体积；确定待装材料的平均光滑系数以及火车本体(1)的前端区域底面的平滑度；根据所述待装材料的平均光滑系数和火车本体(1)的前端区域底面的平滑度确定待装材料在所述前端区域底面的自然流动速度；根据所述自然流动速度和火车本体(1)的车厢高度检测结果以及第一溜筒(31)在对火车本体(1)前端装料和全车的平料过程中的伸缩长度范围计算出第一溜筒(31)在对火车本体(1)前端装料时的第一装料速度：
其中，v表示为第一溜筒(31)在对火车本体(1)前端装料时的第一装料速度，v1表示为第一溜筒(31)的预设最大装料速度，s1表示为第一溜筒31在对火车本体(1)进行前端装料过程中的伸缩长度范围，s2表示为火车本体(1)的车厢高度，β表示为长度检测误差因子，ln表示为自然对数，ρ1表示为待装材料的密度，ρ2表示为空气密度，ρ3表示为火车本体(1)底面的材料密度，μ1表示为待装材料在装料过程中与第一溜筒(31)内部的第一摩擦系数，μ2表示为待装材料与火车本体(1)的前端区域底面之间的第二摩擦系数，v3表示为待装材料在所述前端区域底面的自然流动速度；确定火车本体(1)的中端区域体积以及末端区域体积；根据火车本体(1)的中端区域体积以及末端区域体积以及前端区域体积确定在同体积装填材料前端区域分别与中端区域和末端区域之间的材料高度差值；根据所述材料高度差值计算出平均材料高度差值；基于所述平均材料高度差值，利用所述第一装料速度计算出第一溜筒(31)在对火车本体(1)进行平料工作时的第二装料速度：其中，v2表示为第一溜筒(31)在对火车本体(1)进行平料工作时的第二装料速度，S表示为第一溜筒(31)的表面积，s3表示为平均材料高度差值，s4表示为火车本体(1)的长度，e表示为自然常数，取值为2.72，δ表示为火车本体(1)的倾斜度对计算结果产生的误差；分别将所述第一装料速度和第二装料速度确认为第一溜筒(31)在对火车本体(1)前端装料和全车的平料工作时各自对应的装料速度。3.如权利要求2所述的基于激光测距技术的散粮装火车智能化系统，其特征在于：所述激光测距传感器(4)的数量为六个，且激光测距传感器(4)分别设置在第一溜筒(31)、第二溜筒(32)和第三溜筒(33)的两侧，激光测距传感器(4)用于实时监测激光测距传感器(4)与下方反射的垂直距离。4.如权利要求1所述的基于激光测距技术的散粮装火车智能化系统，其特征在于：所述智能化系统的工作流程包括以下步骤：S1火车定位：智能控制系统(5)先接收车厢的既定停车位置，控制火车牵引装置(2)完成火车粗定位，再接收接收激光测距传感器(4)的信号，再次控制火车牵引装置(2)带动火车本体(1)移动至精准装车位；S2计量移车高度：第一溜筒(31)、第二溜筒(32)和第三溜筒(33)分别向火车本体(1)内装料，激光测距传感器(4)测量第一溜筒(31)每斗装料后的粮食高度，智能控制系统(5)计量控制火车本体(1)的移车高度；S3移车预警：火车牵引装置(2)控制火车本...

【专利技术属性】
技术研发人员：马飞，叶勇，焦彤，贺成旭，李兴君，王康兴，王家，赵征，
申请(专利权)人：连云港东粮码头有限公司，
类型：发明
国别省市：