一种堆料方法与流程

本发明属于装卸技术领域，具体涉及一种堆料方法。

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堆料方法。

上述目的是通过如下技术方案实现：一种堆料方法，堆料装置的下料机构包括料斗本体，所述料斗本体的上部设有进料口，所述料斗本体的下部设有下料溜斗，所述下料溜斗的底部设有下料口，所述下料溜斗可沿所述料斗本体进行回转运动并带动所述下料口在水平面进行旋转运动，所述堆料方法包括如下步骤：

(1)最优下料点的确定：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储料场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；

(2)将下料机构的下料口定位在最优下料点；

(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，保证刮取料机构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，保证刮板取料机构工作中其底部的作业面能接触料堆，防止做虚功的问题，这样可大大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。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。

作为优选，进一步的技术方案是：所述料斗本体设有回转台，所述回转台连接在料斗本体的下部，所述下料溜斗与所述回转台相连，所述回转台设有齿轮，所述回转台的齿轮相互咬传动轴承的齿轮相咬合，所述传动轴承与驱动电机相连。

更进一步的技术方案是：所述步骤(2)和步骤(3)中，先确定储料场的基本储备量，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，其计算方法与步骤(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量的最优下料点进行下料作业，当下料量达到基本储备量后，将下料点移动至本次作业量下的最优下料点进行下料作业。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，如此设置，当下料量达到基本储备量时，即可控制取料机构进行作业，提高作业效率。

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。

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。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。

更进一步的技术方案是：所述控制模块接收作业指令并根据本次作业量按步骤(1)中的计算方法计算本次作业量下的最优下料点，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口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电机运行带动下料溜斗回转运动并将其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。

更进一步的技术方案是：所述步骤(3)中，所述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，则控制模块控制下料溜斗回转运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：所述步骤(2)和步骤(3)中，控制器模块先根据储料场的基本储备量，按照步骤(1)中的最优下料点计算方法确定基本储备量的最优下料点，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口在料场中的位置坐标，并将接收的位置坐标与计算获得的基本储备量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电机运行带动下料溜斗回转运动并将其下料口移动至基本储备量的最优下料点，控制堆料装置运行进行堆料；地理形貌检测装置实时获取储料场料堆的地理形貌特征，并将检测数据发送至控制模块，当控制模块接收的数据显示下料量达到基本储备量后，控制模块发出控制命令控制电机运行带动下料溜斗回转运动并将其下料口移动至本次作业量下的最优下料点进行下料作业。

更进一步的技术方案是：所述料场采用网格化的方法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)，该坐标值以料场中预定的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。

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构的取料过程示意图；

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构的取料过程示意图；

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下料溜斗

5回转台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，如图1～4和图8，一种堆料方法，堆料装置的下料机构20包括料斗本体2，所述料斗本体2的上部设有进料口3，所述料斗本体2的下部设有下料溜斗4，所述下料溜斗4的底部设有下料口，所述下料溜斗4可沿所述料斗本体2进行回转运动并带动所述下料口在水平面进行旋转运动，所述堆料方法包括如下步骤：

(1)最优下料点的确定：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储料场出料口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；

(2)将下料机构20的下料口定位在最优下料点；

(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，保证刮板取料机构11工作中其底部的作业面能接触料堆，防止做虚功的问题，这样可大大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。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1，所述料斗本体2设有回转台5，所述回转台5连接在料斗本体2的下部，所述下料溜斗4与所述回转台5相连，所述回转台5设有齿轮，所述回转台5的齿轮相互咬传动轴承的齿轮相咬合，所述传动轴承与驱动电机相连。

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)和步骤(3)中，先确定储料场的基本储备量，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，其计算方法与步骤(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量的最优下料点进行下料作业，当下料量达到基本储备量后，将下料点移动至本次作业量下的最优下料点进行下料作业。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，如此设置，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以及用于检测下料溜斗4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。

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。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。

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根据本次作业量按步骤(1)中的计算方法计算本次作业量下的最优下料点，所述控制模块通过位置检测装置获取当前下料机构20的下料口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电机运行带动下料溜斗4回转运动并将其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。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述步骤(3)中，所述地理形貌检测装置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，则控制模块控制下料溜斗4回转运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8，所述步骤(2)和步骤(3)中，控制器模块先根据储料场的基本储备量，按照步骤(1)中的最优下料点计算方法确定基本储备量的最优下料点，所述控制模块通过位置检测装置获取当前下料机构20的下料口在料场中的位置坐标，并将接收的位置坐标与计算获得的基本储备量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电机运行带动下料溜斗4回转运动并将其下料口移动至基本储备量的最优下料点，控制堆料装置运行进行堆料；地理形貌检测装置1实时获取储料场料堆的地理形貌特征，并将检测数据发送至控制模块，当控制模块接收的数据显示下料量达到基本储备量后，控制模块发出控制命令控制电机运行带动下料溜斗4回转运动并将其下料口移动至本次作业量下的最优下料点进行下料作业。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图10，所述料场采用网格化的方法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)，该坐标值以料场中预定的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。

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。