一种自动取样系统

本发明涉及矿物取样的技术领域，尤其是涉及一种自动取样系统。

背景技术：

目前矿物运输车辆运输的矿产品取样都为人工取样，即人工使用取样钎插入矿料中旋转截取矿料，取出后将取样钎中的矿样刮下装入取样桶(袋)中。这种取样方式不仅需要花费大量的人力，效率也不高，同时人工使用取样钎取样比较随意，取样点的选择随意，取样难以做到科学合理的分布，取样结果容易受人为因素影响，缺乏代表性。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的人工取样效率低、取样结果容易受人为因素影响，缺乏代表性的缺陷而提供一种自动取样系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自动取样系统，包括取样平台，所述的取样平台上方设有扫描标定矿料车斗位置的扫描装置，取样平台所在区域内设有取样工位、刮料及清洗风干工位和收料工位，所述的取样工位位于刮料及清洗风干工位侧面，所述的收料工位位于刮料及清洗风干工位下方，所述的取样工位、刮料及清洗风干工位和收料工位分别对应设置智能取样装置、刮料及清洗风干装置和收料装置。

优选地，所述的智能取样装置包括长臂机器人、智能取样机和取样钎更换组件，所述的智能取样机安装在长臂机器人臂展末端，所述的长臂机器人用于带动智能取样机在作业区域内移动，所述的取样钎更换组件设置在长臂机器人侧面，所述的取样钎更换组件用于自动更换智能取样机上的取样钎。

优选地，所述的智能取样机包括导轨，所述的导轨上的滑块上设有用于夹装所述的取样钎的快速转换接头，所述的快速转换接头与所述的取样钎更换组件适配，所述的快速转换接头上安装有用于自动检测取样钎取样过程受力和取样量的力传感器的以及用于带动取样钎做旋转运动的旋转电机。

优选地，所述的刮料及清洗风干装置包括刮板、吹气管、喷淋管、鼓风机和喷淋泵，所述的刮板通过移动组件活动安装，所述的吹气管和喷淋管布置在刮板周侧，所述的吹气管连接至所述的鼓风机，所述的喷淋管通过所述的喷淋泵连接至水源。

优选地，所述的移动组件包括刮板移动座、直线模组、刮料电机和电机座，所述的刮料电机安装在电机座上，所述的刮料电机驱动直线模组，所述的刮板移动座滑动安装在直线模组上，所述的刮板的固定端通过弹簧安装在刮板移动座上。

优选地，所述的收料装置包括旋转台组件以及设置在旋转台组件上的样品桶、废料桶和清洗桶，所述的样品桶用于盛放刮料及清洗工位刮下的取样样品，所述的废料桶用于盛放刮料及清洗工位刮下的取样废料，所述的清洗桶用于盛放刮料及清洗工位产生的清洗废水，所述的清洗桶通过排水管连接至沉淀池，所述的收料装置还包括位于刮料及清洗风干装置下的漏斗。

优选地，所述的旋转台组件包括托板、转盘、多工位分割器和收料电机，所述的多工位分割器安装在托板上，所述的转盘安装在多工位分割器上，所述的样品桶、废料桶和清洗桶安装在转盘上，所述的收料电机连接所述的多工位分割器。

优选地，所述的取样平台周侧设置安全保护电子围栏。

优选地，该系统还包括用于人工取样的应急人工取样活动平台，所述的应急人工取样活动平台架设在取样平台上，所述的应急人工取样活动平台包括若干矩形管和安全隔条，使用时，所述的若干矩形管在取样平台上依次铺设并通过安全隔条隔开固定，无需使用时，所述的若干矩形管和安全隔条全部收起存储。

优选地，所述的取样工位设置两个，并对称分布在刮料及清洗风干工位两侧，每个取样工位分别配置一个智能取样装置。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明设计自动取样系统，智能取样装置用于对矿料车斗中的矿料进行自动取样，刮料及清洗风干装置用于对取出的矿料进行刮料，以及对取样钎、刮料板等进行清洗，收料装置用于收取取样矿料，由此实现全自动取样，工作效率高，取样结果更加客观有效，原使用人工取样，每车需要取30-40点，取样时间长达15-20分钟。因为取样劳累实际取样点数往往不达30点，影响取样的代表性。现改为机器人自动取样，取样时间每车可以达到5-6分钟左右，大大提高了取样效率，还无需人工操作；

(2)本发明设置扫描装置解决了车辆每次停靠位置不一样而使机器人需重新效验位置的麻烦；

(3)本发明设置清洗风干工序，解决了取样过程中设备上粘带矿料而相互污染影响取样结果的问题。

附图说明

图1为本发明自动取样系统的主视图；

图2为本发明自动取样系统的左视图；

图3为本发明自动取样系统的视视图；

图4为本发明长臂机器人的结构示意图；

图5为本发明智能取样机的主视图；

图6为本发明智能取样机的俯视图；

图7为本发明取样钎更换组件的主视图；

图8为本发明取样钎更换组件的左视图；

图9为本发明取样钎更换组件的俯视图；

图10为本发明刮料及清洗风干装置的主视图；

图11为本发明刮料及清洗风干装置的俯视图；

图12为本发明刮料及清洗风干装置的左视图；

图13为本发明收料装置的俯视图；

图14为本发明收料装置的左视图；

图15为本发明收料装置的仰视图；

图16为本发明取样平台的俯视图；

图中，1为长臂机器人，2为智能取样机，3为刮料及清洗风干装置，4为矿料车斗，5为取样钎更换组件，6为收料装置，7为应急人工取样活动平台，8为扫描装置，9为安全保护电子围栏，10为控制装置，11为控制室，12为取样平台，13为机器人底座，14为车斗矿料，15为沉淀池，16为喷淋泵，17为鼓风机，20为安装底座，21为一轴，22为大臂，23为二轴，24为小臂，25为取样机安装支架，26为取样钎，27为导轨，28为快速转换接头，29为力传感器，30为滑块，31为旋转电机，32为吹气管，33为漏斗，34为喷淋管，35为刮板、36为刮板移动座，37为弹簧，38为轴，39为连接板，40为直线模组，41为电机座，42为刮料电机，43为管件固定板，44为样品桶，45为废料桶，46为清洗桶，47为托板，48为转盘，49为排水管，50为多工位分割器，51为收料电机，52为矩形管，53为安全隔条，54为气缸，55为托板，56为升降顶板，57为直线轴承，58为导向轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。

实施例

如图1～3所示，一种自动取样系统，包括取样平台12，取样平台12周围安装有安全保护电子围栏9，正常作业时人和外来物进入取样区域时报警和急停，安全保护取样区域内人、物和设备安全。取样平台12上方设有扫描标定矿料车斗4位置的扫描装置8，扫描装置8扫描取样区域以标定矿料车斗4的具体位置，便于自动取样系统在矿料车斗4设定的区域位置自动取样。取样平台12所在区域内设有取样工位、刮料及清洗风干工位和收料工位，取样工位位于刮料及清洗风干工位侧面，收料工位位于刮料及清洗风干工位下方，取样工位、刮料及清洗风干工位和收料工位分别对应设置智能取样装置、刮料及清洗风干装置3和收料装置6。

如图4～6所示，智能取样装置包括长臂机器人1、智能取样机2和取样钎更换组件5，智能取样机2安装在长臂机器人1臂展末端，长臂机器人1用于带动智能取样机2在作业区域内移动，取样钎更换组件5设置在长臂机器人1侧面，取样钎更换组件5用于自动更换智能取样机2上的取样钎26。长臂机器人1采用scara长臂机器人，长臂机器人1固定在机器人底座13上，长臂机器人1包括安装底座2020、一轴21、大臂22、二轴23、小臂24和取样机安装支架25，安装底座2020固定在安装底座2020，取样机安装支架25固定在小臂24上，取样机安装支架25用于安装智能取样机2。本发明取样工位设置两个，并对称分布在刮料及清洗风干工位两侧，每个取样工位分别配置一个智能取样装置。因此，设置2台scara长臂机器人，当scara长臂机器人臂展达4.2m时，2台机器人协同作业，作业区域可达7.8m×3.8m的取样范围，覆盖整个取样区域。

智能取样机2包括导轨27，导轨27上的滑块30上设有用于夹装取样钎26的快速转换接头28，快速转换接头28与取样钎更换组件5适配，快速转换接头28上安装有用于自动检测取样钎26取样过程受力和取样量的力传感器29以及用于带动取样钎26做旋转运动的旋转电机31。快速转换接头28采用模拟洗衣机接头的形式，其外侧设有一可张紧或打开的外环，当外环收紧时夹紧取样钎26，当外环打开时，松开夹取的取样钎26。

对应地，如图7～9所示为取样钎更换组件5，该取样钎更换组件5设置3个工位，用于不同型号取样钎26的更换，取样钎更换组件5包括气缸54、托板55、升降顶板56、直线轴承57、导向轴58，升降顶板56用于将快速转换接头28的外环顶起，从而使得快速转换接头28外环张开，取样钎26掉落或者新的取样钎26插入至快速转换接头28中，当升降顶板56落下时，快速转换接头28的外环无外力作用，夹紧取样钎26。

如图10～12所示，刮料及清洗风干装置3包括刮板35、吹气管32、喷淋管34、鼓风机17和喷淋泵16，刮板35通过移动组件活动安装，吹气管32和喷淋管34布置在刮板35周侧，吹气管32连接至鼓风机17，喷淋管34通过喷淋泵16连接至水源。移动组件包括刮板移动座36、直线模组40、刮料电机42和电机座41，刮料电机42安装在电机座41上，刮料电机42驱动直线模组40，刮板移动座36滑动安装在直线模组40上，刮板35的固定端通过弹簧37安装在刮板移动座36上。

如图13～15所示，收料装置6包括旋转台组件以及设置在旋转台组件上的样品桶44、废料桶45和清洗桶46，样品桶44用于盛放刮料及清洗工位刮下的取样样品，废料桶45用于盛放刮料及清洗工位刮下的取样废料，清洗桶46用于盛放刮料及清洗工位产生的清洗废水，清洗桶46通过排水管49连接至沉淀池15，收料装置6还包括位于刮料及清洗风干装置3下的漏斗33。旋转台组件包括托板47、转盘48、多工位分割器50和收料电机51，多工位分割器50安装在托板47上，转盘48安装在多工位分割器50上样品桶44、废料桶45和清洗桶46安装在转盘上48，收料电机51连接所述的多工位分割器50。收料装置6安装有多工位分割器50，收料装置6安装于刮料及清洗风干工位下方，配置样品桶44、废品桶和清洗桶46。取样为有效样钎时样品桶44旋转到漏斗33下装料，当取样为废样时废样桶旋转到漏斗33下装料。清洗时清洗桶46转到漏斗33下接清洗流水，清洗水经排水管49排入沉淀池15循环使用。

如图16所示，该系统还包括用于人工取样的应急人工取样活动平台7，应急人工取样活动平台7架设在取样平台12上，应急人工取样活动平台7包括若干矩形管52和安全隔条53，使用时，若干矩形管52在取样平台12上依次铺设并通过安全隔条隔开固定，无需使用时，若干矩形管52和安全隔条53全部收起存储。应急人工取样活动平台7以备系统故障或检修时临时使用而不耽误取样作业。

本系统的工作过程包括如下：

①、运输车辆矿料车斗4的取样区域划分若干个大的取样区块，每个区块可设定若干个单元格随机或按要求取样。

②、扫描装置8扫描运矿车辆以标定矿料车斗4的具体区域位置。

③、scara长臂机器人依照设定的取样程序将取样钎26移到取样点，把取样钎26插入车斗矿料14中至车箱底板，旋转截取矿样后拔出，scara长臂机器人小臂24上安装智能取样机2，智能取样机2上的取样钎26安装快速转换接头28和力传感器29。快速转换接头28可以实现自动更换取样钎26，力传感器29可以自动检测取样钎26取样后取样量的多少，从而判别取样是否有效。

④、取样钎26取样后移到刮料及清洗风干工位，取样钎26下行到底伸入漏斗中，刮料及清洗风干装置3中的刮板35插入取样钎26凹槽中，取样钎26上行，刮板35将取样钎26凹槽的矿样刮下落入收料装置6的转盘48上的桶中。刮板35自动刮取取样钎26中的矿样，弹簧37调节刮板35可以使取样钎26上的矿料刮得更干净，矿料不残留在样钎上。第一钎可作矿料“清洗”取样钎26用，取样钎26中的矿料刮入废样桶中。后续正常取样刮入样品桶44中。全部取样完后清洗桶46转到漏斗下，喷淋管34喷淋冲洗取样钎26、刮板35、漏斗。清洗完毕开启鼓风机17将清洗水份吹干。

⑤、取样过程中遇到取样钎26下插困难插不到位、取样钎26中矿样过少和空钎等异常状况时系统报警处理，此时取样钎26中的样刮入废样桶中。

⑥、取样作业过程中控制装置10显示屏中取样点黄闪显示，取完样点绿色标识，取样异常红色显示。

在工作过程中，安全保护电子围栏9保护取样区域外物入侵时报警和急停。同时配备应急人工取样活动平台7，当发生本取样系统故障或保养检修不能使用时，在取样平台12框上铺上矩形管52和安全隔条53，便于系统故障或检修时人工在应急人工取样活动平台7上临时取样。

本发明使用扫描装置8扫描标定矿料车斗4的具体位置，解决了车辆每次停靠位置不一样而使机器人需重新效验位置的麻烦。选用2台scara长臂机器人协同取样，解决了机器人臂展长度的局限问题。scara长臂机器人快速高效作业，大大缩短了作业时间，利于高效自动化取样作业。使用刮料及清洗风干装置3进行刮料，同时清洗风干取样钎26、刮板35和漏斗，解决了取样过程中设备上粘带矿料而相互污染影响取样结果的问题。

原使用人工取样，每车需要取30-40点，取样时间长达15-20分钟。因为取样劳累实际取样点数往往不达30点，影响取样的代表性。现改为机器人自动取样，取样时间每车可以达到5-6分钟左右，大大第提高了取样效率，还无需人工操作。

上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。