专利名称：列车装载散料状态在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及列车装载量计量与监测技术领域，尤其涉及一种列车装载散料状态的在线监测。
背景技术：
根据美国地质调查局(USGS)日前公布的最新估算数据，2011年全球铁矿石产量达到28. O亿吨，同比增长8%。美国地质调查局在其发布的报告中称，2011年全球大部分主要铁矿石生产国产量均保持增长。在前五大铁矿石生产国中，中国、澳大利亚、巴西和印度均实现增长。在国内很多的矿厂中，矿料装车采用龙门吊装载矿料入列车车厢，车厢中矿料重量则靠装载操作人员经验估计，然后列车开出装料场通过轨道秤称量，每节车厢内矿料到 达规定重量范围，才能运输出去。这种方式常常导致列车装载量不足或者装载量超限。当载量不足时，降低了运输的效率，增加了运输的成本；而当装载量超限时，将危及铁路运输的安全，必须要返回料场做卸货处理，大大降低了装车效率和提高了运输成本。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种列车装载状态在线监测装置，在列车装载矿料过程中，自动监测当前列车装载矿料量，能够快速判定车厢装载量是否达到规定重量范围，有效提高了装车效率、降低了运输成本。为达到所述目的，本实用新型公开了一种列车装载散料状态在线监测装置，包括摆动装置、检测单元、控制系统和显示预警装置；其特征在于所述摆动装置用于带动检测单元摆动并测量检测单元摆动的角度数据；所述检测单元用于扫描车厢散料表面几何尺寸；所述控制系统用于采集检测单元获取的散料表面几何尺寸数据和摆动装置的摆动角度数据并进行处理存储，将处理结果输送给显示预警装置，并控制摆动装置和检测单元；所述显示预警装置用于显示并预警控制单元的数据处理结果。所述摆动装置包括电机驱动器、步进电机、转动轴、挡板、光电开关；所述电机驱动器，用于驱动步进电机摆动；所述步进电机，带动检测单元沿垂直于轨道方向进行摆动；所述转动轴，在检测单元的带动下进行摆动；所述挡板，平行于轨道平面，与转动轴固定连接；所述光电开关，安装在挡板的上方，感应到挡板的运动位置从而校正检测单元的摆动角度。所述检测单元为激光扫描仪，固定安装在摆动装置的转动轴上。所述控制系统，包括编码器、控制电路板、工业计算机以及脚踏式开关；所述编码器，用于将摆动装置的摆动角度信号转换成具有正反向信息的脉冲信号，实现对摆动装置的摆动角度计量；所述控制电路板，用于把编码器的脉冲信号以及摆动装置的光电开关信号融合转换为摆动装置的数字化角度数据传输给工业计算机，结合编码器的脉冲信号及摆动装置的光电开关信号用于控制摆动装置步进电机的运动状态及运动范围实现摆动装置的启动、停止以及摆动范围的控制，接受工业计算机的控制命令以及脚踏式开关信号来控制检测单元摆动与启动或停止；所述工业计算机，用于采集和处理摆动装置和检测单元采集的激光扫描以及摆动角度数据，并将处理的列车内物料体积和重量数据结果传输给显示
预警装置。所述显示预警装置包括触摸显示屏、蜂鸣器和指示灯；所述触摸显示屏用于显示工业计算机处理数据的结果；所述蜂鸣器和指示灯用于列车装载量达到额定量时报警。所述指示灯为LED指示灯。通过上述结构，本实用新型的列车装载散料状态在线监测装置实现以下技术效果(I)在列车停止运行、装载矿料过程中，自动监测当前列车装载矿料量，并通过显 示装置实时向装车人员显示货物的体积与重量；(2)快速判定车厢装载量是否达到规定重量范围，有效提高了装车效率、降低了运输成本。本实用新型的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
图I是本实用新型的电路示意图；图2是本实用新型的安装示意图；图3是本实用新型激光扫描示意图；图4是本实用新型检测单元摆动扫描示意图；图5是本实用新型数据传输示意图；图6是本实用新型显示预警装置的示意图；图7是本实用新型摆动装置俯视图；图8是本实用新型摆动装置侧视图；图中，I-激光扫描仪，2-工业计算机，3-触摸显示屏，4-蜂鸣器，5-LED指示灯，6-光电开关，7-步进电机，8-电机驱动器，9-控制电路板。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的应用于矿料装载时的具体实施方式
作进一步说明。如附图1-8所示，本实用新型公开了一种列车装载散料状态在线监测装置，包括摆动装置、检测单元、控制系统和显示预警装置；其特征在于所述摆动装置用于带动检测单元摆动并测量检测单元摆动的角度数据；所述检测单元用于扫描车厢散料表面几何尺寸；所述控制系统用于采集检测单元获取的散料表面几何尺寸数据和摆动装置的摆动角度数据并进行处理存储，将处理结果输送给显示预警装置，并控制摆动装置和检测单元；所述显示预警装置用于显示并预警控制单元的数据处理结果。所述摆动装置包括电机驱动器8、步进电机7、转动轴、挡板、光电开关6;所述电机驱动器8，用于驱动步进电机7摆动；所述步进电机7，带动检测单元沿垂直于轨道方向进行摆动；所述转动轴，在检测单元的带动下进行摆动；所述挡板，平行于轨道平面，与转动轴固定连接；所述光电开关6，安装在挡板的上方，感应到挡板的运动位置从而校正检测单元的摆动角度。所述检测单元为激光扫描仪1，固定安装在摆动装置的转动轴上。所述控制系统，包括编码器、控制电路板9、エ业计算机2以及脚踏式开关；所述编码器，用于将摆动装置的摆动角度信号转换成具有正反向信息的脉冲信号，实现对摆动装置的摆动角度计量；所述控制电路板9，用于把编码器的脉冲信号以及摆动装置的光电开关信号融合转换为摆动装置的数字化角度数据传输给エ业计算机2，结合编码器的脉冲信号及摆动装置的光电开关信号用于控制摆动装置步进电机7的运动状态及运动范围实现摆动装置的启动、停止以及摆动范围的控制，接收エ业计算机2的控制命令以及脚踏式开关信号来控制检测单元摆动与启动或停止；所述エ业计算机2，用于采集和处理摆动装置 和检测单元采集的激光扫描以及摆动角度数据，并将处理的列车内物料体积和重量数据结果传输给显示预警装置。所述显示预警装置包括触摸显示屏3、蜂鸣器4和LED指示灯5 ;所述触摸显示屏3用于显示エ业计算机处理数据的结果；所述蜂鸣器4和LED指示灯5用于列车装载量达到额定量时报警。如图I所示，摆动装置与检测单元检测到的数据传输至控制系统。控制系统中的エ业计算机2接收到数据后进行处理，并与控制电路板9网路通信交换数据，エ业计算机2返回给控制电路板9控制摆动装置启停和摆动的信号。控制电路板9根据接收到的信号控制摆动装置摆动。检测单元安装在摆动装置的转动轴上，摆动装置控制检测单元扫描整个车厢表面。如图2所示，激光扫描仪I安装摆动装置的转动轴上，摆动装置安装在龙门吊外侦牝位于列车轨道正上方，激光扫描平面与列车轨道平行，用于测量当前车厢内矿料表面的断面(列车长度X矿料高度)，同时控制激光扫描仪I沿垂直轨道方向摆动，完成当前车厢的扫描；エ业计算机2安装在龙门吊上的操作室内。如图3所示，激光扫描仪I扫描其正下方车厢内矿料表面的几何尺寸，采集矿料表面采样点到激光扫描仪I的距离以及它们的夹角。在竖直方向上根据激光扫描仪I安装的高度和车厢的高度，通过判定车厢边沿，可以解算出当前车厢内矿料高度；在水平方向上，通过判定车厢边沿，可以解算出当前车厢长度。根据微积分原理，解算出激光扫描仪I当前扫描的矿料断面面积。如图4所示，激光扫描仪I沿垂直轨道方向摆动，这样就扫描了整节车厢。通过对采集数据的分析，判定车厢边沿，解算出当前车厢内矿料宽度。根据微积分原理，结合测量得到的矿料断面面积和车厢内矿料宽度，解算出车厢内矿料体积，结合矿料密度，监测到当前车厢内矿料重量。如图5所示，激光扫描仪I采集完当前车厢内矿料数据，通过以太网ロ将数据传输给エ业计算机2，エ业计算机2软件分析采集得到的数据，计算出车厢内矿料的体积，乘以矿料的密度，测得到当前车厢矿料重量，通过触摸显示屏3实时向操作人员报告当前车厢内矿料体积(重量)。如图6所示，本实用新型显示预警装置安装在龙门吊上的操作室内，方便操作人员进行装载作业。蜂鸣器4和LED指示灯5用于达到额定装载量时报警。如图7所示，此为摆动装置的俯视图，摆动装置安装在龙门吊外侧，位于列车轨道正上方，摆动装置由3个光电开关6、步进电机7、电机驱动器8、控制电路板9和编码器等器件组成。3个光电开关用于校正摆动装置的摆动角度和限制摆动装置的摆动范围；步进电机7用于控制激光扫描仪I扫描整节车厢内矿料表面；编码器用于反馈给步进电机7的运动步距，用于计量摆动装置的摆动角度；步进驱动器8用于驱动步进电机7工作。如图8所示，此图为摆动装置的侧视图，激光扫描仪I固定在摆动装置下表面。光电开关6安装在一块挡板上方，激光扫描仪I摆动时带动挡板，光电开关6感应挡板的运动情况，从而校正到激光扫描仪I的摆动角度。本实用新型公开的一种列车装载散料状态在线检测装置的工作流程 (I)开始装载；(2)当龙门吊上抓斗在料场抓取矿料时，激光扫描仪I开始测量当前车厢内矿料断面形状；当龙门吊上抓斗开始装载矿料时，此时激光扫描仪I不工作；( 3)工业计算机2输出当前车厢内的矿料装载量，通过触摸显示屏3显示出当前车厢装载矿料的吨位；(4)当达到额定的装载量时，通过蜂鸣器4和LED指示灯5报警通知操作人员停止装载；(5)记录并显示此次矿料装载的最终体积，进入下一节车厢装载；完成一节车厢装载过程；(6)整列火车装载过程中，在触摸显示屏3上可实时察看列车各节车厢矿料吨位；激光扫描仪原本只能测量一条线的数据，通过本实用新型的摆动装置控制其摆动，则能够测量整个平面的数据，再通过计算机数据处理，得到车厢内矿料表面的三维数据，测量得矿料体积。显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实用新型的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本实用新型不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本实用新型的教导的特定例子，本实用新型的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。
权利要求1.一种列车装载散料状态在线监测装置，包括摆动装置、检测单元、控制系统和显示预警装置；其特征在于 所述摆动装置用于带动检测单元摆动并測量检测单元摆动的角度数据； 所述检测単元用于扫描车厢散料表面几何尺寸；所述控制系统用于采集检测单元获取的散料表面几何尺寸数据和摆动装置的摆动角度数据并进行处理存储，将处理结果输送给显示预警装置，并控制摆动装置和检测单元； 所述显示预警装置用于显示并预警控制单元的数据处理結果。
2.根据权利要求I所述的列车装载散料状态在线监测装置，其特征在于所述摆动装置包括电机驱动器、步进电机、转动轴、挡板、光电开关；所述电机驱动器，用于驱动步进电机摆动；所述步进电机，带动检测单元沿垂直于轨道方向进行摆动；所述转动轴，在检测单元的带动下进行摆动；所述挡板，平行于轨道平面，与转动轴固定连接；所述光电开关，安装在挡板的上方，感应到挡板的运动位置从而校正检测单元的摆动角度。
3.根据权利要求I所述的列车装载散料状态在线监测装置，其特征在于所述检测单元为激光扫描仪，固定安装在摆动装置的转动轴上。
4.根据权利要求I所述的列车装载散料状态在线监测装置，其特征在于所述控制系统，包括编码器、控制电路板、エ业计算机以及脚踏式开关；所述编码器，用于将摆动装置的摆动角度信号转换成具有正反向信息的脉冲信号，实现对摆动装置的摆动角度计量；所述控制电路板，用于把编码器的脉冲信号以及摆动装置的光电开关信号融合转换为摆动装置的数字化角度数据传输给エ业计算机，结合编码器的脉冲信号及摆动装置的光电开关信号用于控制摆动装置步进电机的运动状态及运动范围实现摆动装置的启动、停止以及摆动范围的控制，接受エ业计算机的控制命令以及脚踏式开关信号来控制检测单元摆动与启动或停止；所述エ业计算机，用于采集和处理摆动装置和检测单元采集的激光扫描以及摆动角度数据，并将处理的列车内物料体积和重量数据结果传输给显示预警装置。
5.根据权利要求I所述的列车装载散料状态在线监测装置，其特征在于所述显示预警装置包括触摸显示屏、蜂鸣器和指示灯；所述触摸显示屏用于显示エ业计算机处理数据的结果；所述蜂鸣器和指示灯用于列车装载量达到额定量时报警。
6.根据权利要求I或5所述的列车装载散料状态在线监测装置，其特征在于所述指示灯为LED指示灯。
专利摘要本实用新型涉及一种列车装载散料状态在线监测装置，包括摆动装置、检测单元、控制系统和显示预警装置；其特征在于所述摆动装置用于带动检测单元摆动并测量检测单元摆动的角度数据；所述检测单元用于扫描整节车厢散料表面；所述控制单元用于处理数据并存储，同时控制摆动装置和检测单元；所述显示预警装置用于显示并预警控制单元的数据处理结果。通过上述结构，本实用新型的列车装载散料状态在线监测装置实现以下技术效果在进行列车装载矿料过程中，该装置自动监测当前列车装载矿料量，快速判定列车车厢装载量是否达到规定重量范围，有效提高了装车效率、降低了运输成本。
文档编号G01G19/04GK202631078SQ20122026381
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月6日 优先权日2012年6月6日
发明者毛庆洲, 李繁, 刘勇, 陈小宇, 付智能 申请人:武汉汉宁科技有限公司