本发明属于装卸技术领域，具体涉及一种下料斗、堆料装置以及堆料方法。
背景技术：
在储料场的堆料过程中，通常会设计最大堆积容量，然后将堆料装置的下料构件固定在最大堆积容量的顶点进行下料，下料完成后，刮板机进行取料；但是往往储料场的来料并不是设计最大堆积容量，或没有达到最大储量就需要取料，或取走部分物料再进行堆料没有达到最大储量就需要取料时，如图5～7，此时料堆导致物料不能完全堆满料场，料堆的堆型并不是靠近出料口，取料机开始工作时其底部的作业面并不能接触料堆，刮取的部分物料不能被取到系统皮带机运走，只能在料场内转运耙至出料口，进而存在做虚功的问题，这个过程行业内称为平料，这个过程耗时，耗能，浪费人力，增加设备磨损，减少设备作业寿命，增加设备维护工作量。
综上，亟需提供一种提高取料过程中的作业效率，提高了设备取料效率，省能耗，减少设备磨损，增加设备作业寿命，减少设备维护工作量，降低了工厂的使用成本的下料机构、堆料装置以及堆料方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种提高取料过程中的作业效率，提高了设备取料效率，省能耗，减少设备磨损，增加设备作业寿命，减少设备维护工作量，降低了工厂的使用成本的下料机构、堆料装置以及堆料方法。
上述目的是通过如下技术方案实现：一种下料机构，包括料斗本体，其特征在于，所述料斗本体的上部设有进料口，所述料斗本体的下部至少设有第一下料溜斗和第二下料溜斗，所述第一下料溜斗和第二下料溜斗通过伸缩件相连，所述伸缩件可驱动所述第一下料溜斗和/或第二下料溜斗转动并改变下料机构下料点，所述第一下料溜斗和第二下料溜斗分别设有第一下料通道和第二下料通道，所述下料机构内设有用于调节选择物料下料通道的可调件。
本发明的下料机构通过伸缩件的驱动使得所述第一下料溜斗和第二下料溜斗运动，进而通过作业量改变储料场中堆料过程中的下料点，进而保证料堆堆在合适的储料场中，始终满足刮板取料机在首次取料时能取到物料，保证刮板取料机工作中其底部的作业面能接触料堆，防止做虚功的问题，提高了设备取料效率，降低了工厂的使用成本。
作为优选，进一步的技术方案是：所述可调件为翻转板，所述翻转板与第一下料溜斗、第二下料溜斗相铰接，所述翻转板可沿三者的铰点转动并实现所述第一下料通道和第二下料通道的开合。
更进一步的技术方案是：所述翻转板设有转轴，所述第一下料溜斗、第二下料溜斗与所述转轴铰接，所述下料机构设有电机，所述电机的电机轴与所述转轴相连，所述电机工作时驱动所述转轴转动，进而带动所述翻转板翻转，所述伸缩件可驱动所述第一下料溜斗和/或第二下料溜斗沿所述转轴转动。
本发明还提供一种堆料装置，包括传输机构以及上述任一所述的下料机构，所述传输机构可将物料传输至所述下料机构内。
本发明还提供一种堆料方法，采用上述任一所述的堆料装置进行储料场的堆料，所述堆料方法包括如下步骤：
(1)最优下料点的确定；
(2)将下料机构下料点定位在最优下料点；
(3)堆料装置进行堆料直至完成本次堆料作业。
采用本方法进行堆料作业，可保证堆料过程中来料不充裕时，根据堆料的作业量计算最优的下料点，在满足堆料的前提下保证堆型靠近出料口，保证刮取料机开始取时料面上的物料到取料面的底部从出料口落至物料传送装置上输送出去。这样可大大提高取料过程中的作业效率，节省能耗，减少设备磨损，增加设备作业寿命，减少设备维护工作量。
作为优选，进一步的技术方案是：所述储料场的一侧为挡墙，另一侧设有出料口，所述步骤(1)中最优下料点计算确定的具体步骤为：根据储料场设计的物料最大储备量、堆料长度和料堆安息角计算确定储料场内物料最大储备量下的料堆沿宽度方向的第一几何截面，所述第一几何截面中料堆轮廓线与出料口的交点设为出料点，所述第一几何截面中连接顶点与出料点的边长设为第一边；然后计算本次作业量下的料堆沿宽度方向的第二几何截面：确定所述第二几何截面的出料点与第一几何截面的出料点重合并且所述第二几何截面的顶点位于所述第一几何截面中的第一边上的基本原则，然后根据本次作业的作业量确定第二几何截面中的顶点的具体位置，所述第二几何截面中的顶点的正上方即为最优下料点。
本领域技术人员应当理解，堆料过程中堆出的料堆呈长条形，即为条形料堆。
进一步的技术方案是：所述步骤(2)中，先确定储料场的基本储备量，所述基本储备量根据用料部门满足最低储备量的原则计算出，然后根据储料场的基本储备量确定基本储备量的最优下料点，计算方法与步骤(1)中的最优下料点计算方法一致；再根据计算结果将下料点移动至基本储备的最优下料点进行下料作业，当下料量达到基本储备量后，将下料点移动至作业本次作业量下的最优下料点进行下料作业。如此设置，当当下料量达到基本储备量时，即可控制取料机进行作业，提高作业效率。
更进一步的技术方案是：所述第一下料溜斗与料斗本体固定连接并作为储料场内物料最大储备量下的下料点，所述伸缩件根据实时的作业量驱动所述第二下料溜斗运动至其下料口位于最优下料点。当然，具体施工过程中，第一下料溜斗和第二均下料溜斗均可转动改变下料点，可根据具体施工情况设定。
更进一步的技术方案是：所述堆料装置设有检测模块和控制模块，所述检测模块至少包括用于检测储料场地理形貌特征的地理形貌检测装置以及用于检测第二下料溜斗的下料口位置的位置检测装置，所述地理形貌特征至少包括储料场料堆的表面形貌以及其预定位置在预设的坐标系中的坐标值；所述检测模块将检测的数据信息传递给所述控制模块，所述控制模块将获取的数据信息经过控制运算得出控制结果，所述控制模块根据控制结果控制所述堆料装置及其下料机构进行相应的动作操作并完成作业目标。
料场采用网格化的方法，即将有效堆料区内的区域划分为连续的网格曲面，曲面上每一个网格单元的顶点具备一个三维空间坐标值(x,y,z)，该坐标值以料场中某一静止三维空间点作为参考坐标零点，其中x和y坐标代表料堆表面网格顶点在水平方向上的位置值，z值代表料堆表面网格顶点的高度，即料堆表面特定点的高度值，网格的尺寸可以根据显示精度的要求进行调整。所述地理形貌检测装置可以为包括3D激光扫描仪在内的测量和建模系统。
本发明可用于可以实现大型散货料堆场全面实现堆料设备在现场无操作司机的情况下全过程自动堆料作业。本发明可在充分保证料场利用率、发挥堆取料设备的堆取料能力和其它功能基础上，堆取料设备中无操作司机进行操作和监视，中控室内也不需要人员进行全程的控制操作，从而克服了现有的散货料场自动化程度低、操作者劳动强度高、作业效率低和场地利用率低的缺陷。
更进一步的技术方案是：所述控制模块接收作业指令，并判断本次作业量是否与储料场内物料最大储备量一致，当二者相同时，所述控制模块控制调节件运动开启第一下料通道的同时闭合第二下料通道，然后控制堆料装置运行进行堆料；当二者不相同时，所述控制模块通过位置检测装置获取当前下料机构的下料点在料场中的位置坐标，并将接收的位置坐标与步骤(1)中的计算获得的最优下料点的坐标进行比较，并依据比较结果发出命令控制伸缩件工作并驱动第二下料溜斗的下料口移动至最优下料点，然后控制堆料装置运行进行堆料，堆料过程中，地理形貌检测装置实时将检测数据发送至控制模块，所述控制模块将接收的储料场地理形貌特征数据进行处理得到料堆的堆形剖面图信息，并与步骤(1)中计算的本次作业量下的料堆沿宽度方向的第二几何截面进行比较，判断料堆实时的堆形剖面图的顶点是否与第二几何截面的顶点处于同一竖直线上，否，则控制模块控制缩件工作并驱动第二下料溜斗的下料口移动对下料点进行微调，直至完成本次堆料作业。
更进一步的技术方案是：所述地理形貌检测装置能检测储料场可测量区域的地理形貌特征并能计算并获得不可测量区域的地理形貌特征，所述不可测量区域为所述地理形貌检测装置的盲区，其中所述不可测量区域的地理形貌特征获取过程中的计算模型为：z＝tan(θ)(x-xp)+zp+z0，式中，θ为料堆物料的安息角，x与z分别为地理形貌检测装置在料堆不可测量区域的任意点在预设的坐标系中的横坐标和竖坐标，xp与zp分别为地理形貌检测装置在料堆的可测量区域与不可测量区域的焦点p在预设的坐标系中的横坐标和竖坐标，所述z0为调节系数，所述调节系数可根据地理形貌检测装置的安装位置的坐标和堆料场坐标的相对位置关系确定。如此设置，在预定的坐标系中，给出料堆任意一点的横坐标和纵坐标即可计算出料堆表面特定点的高度值，从而得到料堆可得到表面的全部形貌特征数据，然后控制模块基于所述数据对堆取料设备进行相关控制操作，实现堆料的自动智能化。
更进一步的技术方案是：所述控制模块将接收的数据信息储存于数据服务器并实时更新，其中，储料场的地理形貌数据以DEM地形数据格式存储于数据服务器中，所述控制模块可将储料场地理形貌数据通过计算模块转化为2D或3D堆形显示，所述2D或3D堆形显示至少包括储料场内各个料堆的物料名称、堆形体积、堆形安息角、堆形剖面图信息；其中，全料场地理形貌数据转化为2D或3D堆形显示的计算过程中，所述料堆的堆形体积的计算模型为式中，m和n为料场DEM地形数据格式下的网格数，其中，m为DEM地形数据格式下的料场行数，n为DEM地形数据格式下的料场列数，hij为第i行j列下的所对应的网格高度值，V为料堆的堆形体积。
本发明可以通过本系统实时的记载全料场物料统计信息，并通过控制模块查询全料场物料统计信息，实现全料场的盘库功能。
更进一步的技术方案是：所述控制模块将储料场地理形貌数据通过计算模块获得包括全料场内各个料堆的物料名称、堆形体积、堆形安息角、堆形剖面图信息的2D或3D堆形显示，并根据所述控制模块内预存的信息对2D或3D堆形显示中各个料堆进行物料名称的标注。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种实施方式所涉及的一种自下料机构的结构示意图；
图2为本发明一种实施方式所涉及的储料场的示意图；
图3为本发明一种实施方式所涉及的储料场最大容量堆积满物料状态的示意图；
图4为本发明涉及的储料场最大容量堆积满物料状态时取料机的取料过程示意图；
图5为储料场没有达到最大储量时在最大容量堆积满物料的下料点下料后料堆的形状示意图；
图6为为储料场取走部分物料再进行堆料，且没有达到最大储量就需要取料的料堆形状；
图7为图5所示的情况下取料机的取料过程示意图；
图8为本发明一种实施方式所涉及的储料场选择最优下料点下料物料堆积状态的示意图；
图9为本发明一种实施方式所涉及的地理形貌检测装置检测堆场料堆的地理形貌特征的示意图；
图10为本发明一种实施方式所涉及的料堆形状网格曲面表示方法的示意图。图中：
1地理形貌检测装置 2料斗本体 3进料口 4第一下料溜斗
5第二下料溜斗 6伸缩件 7第一下料通道 8第二下料通道
9翻转板 10转轴 11取料机构 12传送装置
13取料作业面 14物料安息角 15网格顶点 16档墙
17最大储备量料堆 18出料口 19基本储备量料堆 20下料机构
21作业量料堆 A1可测量区域 A2不可测量区域 B料堆
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明实施例如下，参照图1，一种下料机构20，包括料斗本体2，其特征在于，所述料斗本体2的上部设有进料口3，所述料斗本体2的下部至少设有第一下料溜斗4和第二下料溜斗5，所述第一下料溜斗4和第二下料溜斗5通过伸缩件6相连，所述伸缩件6可驱动所述第一下料溜斗4和/或第二下料溜斗5转动并改变下料机构20下料点，所述第一下料溜斗4和第二下料溜斗5分别设有第一下料通道7和第二下料通道8，所述下料机构20内设有用于调节选择物料下料通道的可调件。
本发明的下料机构20通过伸缩件6的驱动使得所述第一下料溜斗4和第二下料溜斗5运动，进而通过作业量改变储料场中堆料过程中的下料点，如图8，进而保证料堆堆在合适的储料场中，始终满足刮板取料机在首次取料时能取到物料，保证刮板取料机工作中其底部的作业面能接触料堆，防止做虚功的问题，提高了设备取料效率，降低了工厂的使用成本。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1，所述可调件为翻转板9，所述翻转板9与第一下料溜斗4、第二下料溜斗5相铰接，所述翻转板9可沿三者的铰点转动并实现所述第一下料通道7和第二下料通道8的开合。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1，所述翻转板9设有转轴10，所述第一下料溜斗4、第二下料溜斗5与所述转轴10铰接，所述下料机构20设有电机，所述电机的电机轴与所述转轴10相连，所述电机工作时驱动所述转轴10转动，进而带动所述翻转板9翻转，所述伸缩件6可驱动所述第一下料溜斗4和/或第二下料溜斗5沿所述转轴10转动。
本发明还提供一种堆料装置，实施例如下，包括传输机构以及上述任一所述的下料机构20，所述传输机构可将物料传输至所述下料机构20内。
本发明还提供一种堆料方法，实施例如下，如图2、图3、图4和图8，采用上述任一所述的堆料装置进行储料场的堆料，所述堆料方法包括如下步骤：
(1)最优下料点的确定；
(2)将下料机构20下料点定位在最优下料点；
(3)堆料装置进行堆料直至完成本次堆料作业。
采用本方法进行堆料作业，可保证堆料过程中来料不充裕时，，如图2、图3、图4和图8，根据堆料的作业量计算最优的下料点，在满足堆料的前提下保证堆型靠近出料口18，保证刮取料机构11开始取时料面上的物料到取料面的底部从出料口18落至物料传送装置12上输送出去。这样可大大提高取料过程中的作业效率，节省能耗，减少设备磨损，增加设备作业寿命，减少设备维护工作量。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，，如图2、图3、图4和图8，所述储料场的一侧为挡墙，另一侧设有出料口18，所述步骤(1)中最优下料点计算确定的具体步骤为：根据储料场设计的物料最大储备量、堆料长度和料堆安息角计算确定储料场内物料最大储备量下的料堆沿宽度方向的第一几何截面，所述第一几何截面中料堆轮廓线与出料口18的交点设为出料点，所述第一几何截面中连接顶点与出料点的边长设为第一边；然后计算本次作业量下的料堆沿宽度方向的第二几何截面：确定所述第二几何截面的出料点与第一几何截面的出料点重合并且所述第二几何截面的顶点位于所述第一几何截面中的第一边上的基本原则，然后根据本次作业的作业量确定第二几何截面中的顶点的具体位置，所述第二几何截面中的顶点的正上方即为最优下料点。
本领域技术人员应当理解，堆料过程中堆出的料堆呈长条形，即为条形料堆。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图8，所述步骤(2)中，先确定储料场的基本储备量，所述基本储备量根据用料部门满足最低储备量的原则计算出，然后根据储料场的基本储备量确定基本储备量的最优下料点，计算方法与步骤(1)中的最优下料点计算方法一致；再根据计算结果将下料点移动至基本储备的最优下料点进行下料作业，当下料量达到基本储备量后，将下料点移动至作业本次作业量下的最优下料点进行下料作业。如此设置，当当下料量达到基本储备量时，即可控制取料机构11进行作业，提高作业效率。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述第一下料溜斗4与料斗本体2固定连接并作为储料场内物料最大储备量下的下料点，所述伸缩件6根据实时的作业量驱动所述第二下料溜斗5运动至其下料口位于最优下料点。当然，具体施工过程中，第一下料溜斗4和第二均下料溜斗均可转动改变下料点，可根据具体施工情况设定。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述堆料装置设有检测模块和控制模块，所述检测模块至少包括用于检测储料场地理形貌特征的地理形貌检测装置1以及用于检测第二下料溜斗5的下料口位置的位置检测装置，所述地理形貌特征至少包括储料场料堆的表面形貌以及其预定位置在预设的坐标系中的坐标值；所述检测模块将检测的数据信息传递给所述控制模块，所述控制模块将获取的数据信息经过控制运算得出控制结果，所述控制模块根据控制结果控制所述堆料装置及其下料机构20进行相应的动作操作并完成作业目标。
料场采用网格化的方法，如图10，即将有效堆料区内的区域划分为连续的网格曲面，曲面上每一个网格单元的顶点具备一个三维空间坐标值(x,y,z)，该坐标值以料场中某一静止三维空间点作为参考坐标零点，其中x和y坐标代表料堆表面网格顶点15在水平方向上的位置值，z值代表料堆表面网格顶点15的高度，即料堆表面特定点的高度值，网格的尺寸可以根据显示精度的要求进行调整。所述地理形貌检测装置1可以为包括3D激光扫描仪在内的测量和建模系统。
本发明可用于可以实现大型散货料堆场全面实现堆料设备在现场无操作司机的情况下全过程自动堆料作业。本发明可在充分保证料场利用率、发挥堆取料设备的堆取料能力和其它功能基础上，堆取料设备中无操作司机进行操作和监视，中控室内也不需要人员进行全程的控制操作，从而克服了现有的散货料场自动化程度低、操作者劳动强度高、作业效率低和场地利用率低的缺陷。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中,所述控制模块接收作业指令，并判断本次作业量是否与储料场内物料最大储备量一致，当二者相同时，所述控制模块控制调节件运动开启第一下料通道7的同时闭合第二下料通道8，然后控制堆料装置运行进行堆料；当二者不相同时，所述控制模块通过位置检测装置获取当前下料机构20的下料点在料场中的位置坐标，并将接收的位置坐标与步骤(1)中的计算获得的最优下料点的坐标进行比较，并依据比较结果发出命令控制伸缩件6工作并驱动第二下料溜斗5的下料口移动至最优下料点，然后控制堆料装置运行进行堆料，堆料过程中，地理形貌检测装置1实时将检测数据发送至控制模块，所述控制模块将接收的储料场地理形貌特征数据进行处理得到料堆的堆形剖面图信息，并与步骤(1)中计算的本次作业量下的料堆沿宽度方向的第二几何截面进行比较，判断料堆实时的堆形剖面图的顶点是否与第二几何截面的顶点处于同一竖直线上，否，则控制模块控制缩件工作并驱动第二下料溜斗5的下料口移动对下料点进行微调，直至完成本次堆料作业。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图9，所述地理形貌检测装置1能检测储料场可测量区域的地理形貌特征并能计算并获得不可测量区域的地理形貌特征，所述不可测量区域为所述地理形貌检测装置1的盲区，其中所述不可测量区域的地理形貌特征获取过程中的计算模型为：z＝tan(θ)(x-xp)+zp+z0，式中，θ为料堆物料的安息角，x与z分别为地理形貌检测装置1在料堆不可测量区域的任意点在预设的坐标系中的横坐标和竖坐标，xp与zp分别为地理形貌检测装置1在料堆的可测量区域与不可测量区域的焦点p在预设的坐标系中的横坐标和竖坐标，所述z0为调节系数，所述调节系数可根据地理形貌检测装置1的安装位置的坐标和堆料场坐标的相对位置关系确定。如此设置，在预定的坐标系中，给出料堆任意一点的横坐标和纵坐标即可计算出料堆表面特定点的高度值，从而得到料堆可得到表面的全部形貌特征数据，然后控制模块基于所述数据对堆取料设备进行相关控制操作，实现堆料的自动智能化。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述控制模块将接收的数据信息储存于数据服务器并实时更新，其中，储料场的地理形貌数据以DEM地形数据格式存储于数据服务器中，所述控制模块可将储料场地理形貌数据通过计算模块转化为2D或3D堆形显示，所述2D或3D堆形显示至少包括储料场内各个料堆的物料名称、堆形体积、堆形安息角、堆形剖面图信息；其中，全料场地理形貌数据转化为2D或3D堆形显示的计算过程中，所述料堆的堆形体积的计算模型为式中，m和n为料场DEM地形数据格式下的网格数，其中，m为DEM地形数据格式下的料场行数，n为DEM地形数据格式下的料场列数，hij为第i行j列下的所对应的网格高度值，V为料堆的堆形体积。
本发明可以通过本系统实时的记载全料场物料统计信息，并通过控制模块查询全料场物料统计信息，实现全料场的盘库功能。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述控制模块将储料场地理形貌数据通过计算模块获得包括全料场内各个料堆的物料名称、堆形体积、堆形安息角、堆形剖面图信息的2D或3D堆形显示，并根据所述控制模块内预存的信息对2D或3D堆形显示中各个料堆进行物料名称的标注。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。