基于双定位模块的露天矿电铲装车自动计数方法

1981 编辑：中冶有色技术网来源：鞍钢集团矿业有限公司

2022-01-05 14:21:10

权利要求

1.基于双定位模块的露天矿电铲装车自动计数方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用两个定位模块进行卡车位置校正与电铲位置校正；

(2)铲斗位置估计：铲斗位于两模块尾-首延长线一侧一定距离内，该距离可以在安装定位模块时得到；此外铲斗位置最远不会超过电铲最大装车距离，最近不会超过装车最小安全距离；这样就可以得到铲斗位置的范围；

(3)旋转方向识别：利用电铲上两的定位模块获得的位置可以获得一条直线lt，在下一时刻得到直线；显然得到下一时刻电铲的旋转角度就是这条直线的旋转角度；当直线逆时针旋转时记为+1，当直线顺时针旋转时记为-1，当直线不变时记为0；

(4)满足装载条件：当电铲在一段时间内连续向一个方向旋转，就判断电铲满足装载条件，处于工作状态；

(5)满足装车条件：当电铲正在给卡车装车时，卡车应位于电铲附近，且铲斗位置应大致位于卡车车厢内，且停留一定时间，否则视为不满足装车条件；

(6)当卡车与电铲满足装车条件与装载条件后，识别电铲的装载行为；一个完整的装载行为应包括铲装、回转、装载、回转，最后回到铲装，电铲完成上述流程需要首先顺时针旋转，停止一段时间后，马上逆时针旋转；在旋转方向识别的基础上，判断电铲是否完成一个装载循环；当电铲完成一个循环时，输出1；

(7)在以上的基础上，对装载循环计数，直到卡车离开装车区域，不再满足装载车条件时，停止计数；这样就获得了电铲为某一辆卡车装载的铲数。

说明书

技术领域

本发明属于矿山自动化技术领域，尤其是涉及基于双定位模块的露天矿电铲装车自动计数方法。

背景技术

对于采用车-铲开采工艺的露天矿而言，采装作业通常由电铲完成。由于缺少有效的计量装置，超装或欠装不可避免。这既造成了设备利用上的浪费，也会由于频繁过载降低卡车的使用寿命。尤其对于金属矿，当选矿厂对于矿石品位有一定要求时，露天矿的一个重要工作就是配矿，而矿山往往采用矿石品位与矿量的加权平均进行配矿。在这种情况下，如何有效计算矿量就显得尤为重要。

目前对车-铲工艺进行矿量监控的方法可以分为以下两种：第一种是监控卡车运输的矿量，这种方法使用各类传感器，综合解算卡车运输矿石的重量；第二种是监控电铲铲装的矿量，这种方法利用力学理论分析电铲性质，结合传感器获得的实时数据估计电铲铲装的矿量。

这类方法获得的矿量数据往往具有很高的精度。然而露天矿生产环境恶劣，扬尘、雨雪、低温及磁场等因素往往导致结构复杂的传感器故障频发，矿山维护工作繁重。同时，由于矿石地质品位参差不齐，同一作业面上的矿石品位也各有不同，实际上往往由富于经验的工人估计矿石品位，这导致高精度的矿量数据在配矿过程中并无太大意义。此外，上述两种监控方法只是孤立的考虑卡车或电铲，实际生产中缺少一种将电铲铲装与卡车运输流程衔接起来的监控方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双定位模块的露天矿电铲装车自动计数方法，通过在电铲上安装两个定位模块，识别电铲的装车行为，从而计算电铲对某一辆卡车所装的铲数。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的基于双定位模块的露天矿电铲装车自动计数方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）利用两个定位模块进行卡车位置校正与电铲位置校正；

（2）铲斗位置估计：铲斗位于两模块尾-首延长线一侧一定距离内，该距离可以在安装定位模块时得到；此外铲斗位置最远不会超过电铲最大装车距离，最近不会超过装车最小安全距离；这样就可以得到铲斗位置的范围；

（3）旋转方向识别：利用电铲上两的定位模块获得的位置可以获得一条直线lt，在下一时刻得到直线；显然得到下一时刻电铲的旋转角度就是这条直线的旋转角度；当直线逆时针旋转时记为+1，当直线顺时针旋转时记为-1，当直线不变时记为0；

（4）满足装载条件：当电铲在一段时间内连续向一个方向旋转，就判断电铲满足装载条件，处于工作状态；

（5）满足装车条件：当电铲正在给卡车装车时，卡车应位于电铲附近，且铲斗位置应大致位于卡车车厢内，且停留一定时间（该时间通过统计获得），否则视为不满足装车条件；

（6）当卡车与电铲满足装车条件与装载条件后，识别电铲的装载行为；一个完整的装载行为应包括铲装、回转、装载、回转，最后回到铲装，电铲完成上述流程需要首先顺时针（逆时针）旋转，停止一段时间后，马上逆时针（顺时针）旋转；在旋转方向识别的基础上，判断电铲是否完成一个装载循环；当电铲完成一个循环时，输出1；

（7）在以上的基础上，对装载循环计数，直到卡车离开装车区域，不再满足装载车条件时，停止计数；这样就获得了电铲为某一辆卡车装载的铲数。

本发明的优点：

（1）本发明的基于双定位模块的露天矿电铲装车自动计数方法，在满足矿山对于矿量监控的前提下，不仅降低维护工作难度与维护费用，还能实现一种衔接铲装与运输流程的监控方法；

（2）本发明的基于双定位模块的露天矿电铲装车自动计数方法，利用廉价的定位模块完成电铲装车计数的方法，便于维护。

附图说明

图1为本发明的电铲铲装计数流程图。

图2为本发明的铲斗与模块的位置关系图。

图3为本发明的不满足装车条件示意图。

图4为本发明的满足装车条件。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1-图4所示，本发明的目的在于以矿山对于矿量精度要求不高的实际为前提，采用来源广泛而成本较低的硬件作为数据来源，在满足矿山对于矿量监控的前提下，降低维护工作难度与维护费用，并实现一种衔接铲装与运输流程的监控方法。

在卡车车体两侧各安装一个定位模块，在电铲行走部分前后各安装一个定位模块。分别利用通信模块将上述定位信息汇集到服务端。对于获得的定位信息作如图1所示的处理：

在图中T1，T2，S1，与S2分别代表卡车车体两侧的位置信息与电铲前后的位置信息。利用卡车定位模块安装距离为常数的事实，可以校正卡车位置信息T1，T2。利用电铲上两个定位模块位置信息在回转时距离基本不变的事实，可以对电铲的位置信息S1，S2进行校正。利用校正后的电铲信息可以估计电铲铲斗的位置，结合卡车位置信息就能判断电铲与卡车是否满足装车条件。利用电铲首尾的位置信息，可以判断电铲的旋转方向，当电铲在一个时间段内连续向一个方向转动时，就可以认为电铲的回转满足装载条件。结合电铲与卡车是否满足装车条件的判断，判断电铲的装载行为是否是有效的。当装载行为有效时，即认为电铲已经给卡车装完一勺斗物料。

本发明的包括以下步骤：

（1）利用两个定位模块进行卡车位置校正与电铲位置校正；

（2）铲斗位置估计：铲斗位置与电铲上两模块的位置关系可以表示为图2；铲斗位于两模块尾-首延长线一侧一定距离内，该距离可以在安装定位模块时得到；此外铲斗位置最远不会超过电铲最大装车距离，最近不会超过装车最小安全距离；这样就可以得到铲斗位置的范围；

（4）满足装载条件：当电铲在一段时间内连续向一个方向旋转，就判断电铲满足装载条件，处于工作状态；

（5）满足装车条件：电铲正在给卡车装车时，卡车应位于电铲附近，且铲斗位置应大致位于卡车车厢内，且停留一定时间（该时间通过统计获得）；如图4所示，否则视为不满足装车条件，如图3所示；

（6）当卡卡车与电铲满足装车条件与装载条件后，对识别电铲的装载行为；一个完整的装载行为应包括铲装、回转、装载、回转，最后回到装载，电铲完成上述流程需要首先顺时针（逆时针）旋转，停止一段时间后（该时间通过统计获得），马上逆时针（顺时针）旋转；在旋转方向识别的基础上，判断电铲是否完成一个装载循环；当电铲完成一个循环时，输出1。

（7）在以上的基础上，对装载循环计数，直到卡车离开装车区域，不再满足装载车条件时，停止计数；这样就获得了电铲为某一辆卡车装载的铲数。

本发明的基于双定位模块的露天矿电铲装车自动计数方法，在满足矿山对于矿量监控的前提下，不仅降低维护工作难度与维护费用，还能实现一种衔接铲装与运输流程的监控方法；利用廉价的定位模块完成电铲装车计数的方法，便于维护。