斗轮堆取料机无人值守技术研究及应用.pdf
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1、自动化技术与应用 Automation Technology and Application54 今日制造与升级 2023.7近年来,我国的智能化自动技术取得了较快的发展,带动材料运输设备发展有了较大的提升。通过引进先进技术,我国由传统的机械运输技术向自动化智能运输转变。针对斗轮堆取料机这种运输设备,很长一段时间都是以人工操作方式进行设备运转,操作难度较大,工作效率不高。为了提高设备工作效率,控制设备系统向着自动化、智能化方向发展,减少人工强度,加强企业安全管理,实现无人化值守技术是十分有必要的。1 斗轮堆取料机原理及研究现状1.1 斗轮堆取料机的工作原理斗轮堆取料机是一种主要应用在物品运输等
2、方向的设备,实现将物料通过斗轮机以制定的速度向指定地点进行单向或双向传送。斗轮堆取料机的控制系统发展分为手动、半自动与全自动控制3个阶段。其设备主要分为输送系统、电气系统、回传系统、运行机构、斗轮机构等系统组成。利用斗轮进行取料,将物料在输送系统上进行运输,其工作原理规律性很强,完全可以借助自动化技术进行自动化控制。根据桥架式可分为臂架型斗轮堆取料机、门式斗轮堆取料机和桥式斗轮取料机。臂架型斗轮堆取机有堆料与取料两种工作方式,经过臂架、整机尾车来完成对物料的堆取与卸载运输;门式斗轮堆取料机由门形架构和升降桥架组成,通过门架的移动与上堆料运输机的运行来完成物料运输;桥式斗轮取料机的桥架是固定的,
3、位置较低,没有堆料式传送机与尾车,而是应用小车运行带动物料运动,使散料下滑,方便斗轮取料1。斗轮堆取料机在运行中容易出现损坏问题,国内传统的方案措施一般是焊修或者刷锌加工修复。二者都存在一定的风险,补焊修理产生的负面影响无法全部消除,容易对材料出现损伤,使部件弯曲,严重的可能出现断裂现象;刷锌加工修复增加了设备厚度,而且容易脱落。国外针对修复措施一般采取复合材料修复,该技术黏着力超强,有着优异的抗压强度,更能免机加工,大大延长了设备的使用寿命。1.2 斗轮堆取料机的研究现状斗轮堆取料机的生产过程中,生产工艺主要借助斗轮机的传送完成对目标物料的卸载装载等。在整体操作过程中,取料机的工作是最为重要
4、的工作步骤。随着技术的进步,斗轮堆取料机实现了半自动化控制,主要采用 PLC、变频器等设备,再借助人工手动控制完成目标作业,不仅减少了人员、油料等设备成本,还大幅提高了工作效率。2010年后,斗轮堆取料机的自动化控制开始应用在一些电厂、码头等运输场所。针对设备的自动化控制,只需要工作人员在控制室下达命令,斗轮堆取料机等设备根据下达指令完成作业,可以做到场地的无人化管理。目前,我国很多码头采用人工操作模式,容易对现场工作人员产生健康影响,而仅凭工作人员的工作经验也容易出现物料摆放失误等问题,同时对物料的流量容易出现超载,影响设备运行等。所以探讨实现斗轮堆取料机等设备的无人值守技术是十分有必要的。
5、斗轮堆取料机在国外部分发达地区均已实现全自动技术,但仅仅是对智能取料系统进行设计,而在堆料、恒流取料等方面未详细建立系统,并且自动化作业无法在扬尘较大等极端环境进行精准操作,所以自动化操作未能达到100%。国内斗轮堆取料机无人值守系统大多适用于取料作业,对于操作方式上的技术突破较少,现有技术并没有实摘要斗轮堆取料机等运输设备开始向大型化、自动化、精准化和高效化方向发展。斗轮堆取料机是近年来兴起的装卸机械设备,长期处于人工手动操作,投入相对较大,作业质量没有达到期望标准。文章结合此种情况,以某电厂斗轮机设备为研究对象,对斗轮堆取料机的无人值守技术开发进行探讨,旨在为企业提供更好的经济收益,实现设
6、备自动化、智能化的发展。关键词斗轮堆取机;自动化控制;无人值守中图分类号U653.928+.5 文献标志码A斗轮堆取料机无人值守技术研究及应用袁文胜(国家电投集团协鑫滨海发电有限公司,江苏盐城224500)自动化技术与应用 Automation Technology and Application2023.7 今日制造与升级 55现全天候作业,智能化程度有限,所以实现全方位智能化系统应用有着重要的意义2。2 无人值守控制系统设计实现斗轮堆取料机的无人值守,就是实现斗轮堆取料机的智能化自动控制,其系统的总体设计如图1所示。系统设计总体思路将采集点进行数据化处理,并上传服务器,经过云数据计算,完成
7、对采集点的三维建模。根据三维建模数据信息与斗轮堆取料机动作参数进行整合,计算控制流程,并对斗轮堆取料机进行指令自动控制,完成作业,将数据与监控画面传递至控制中心。文章结合某火电厂的斗轮机设备进行如下系统设计3。人机操作界面作业任务创建三维点云建模三维数据计算三维点云数据梳理作业任务计算作业指令下发其他外部系统激光扫描设备堆取料机PLC智能控制器PLC数据接口通信智能作业流程控制智能一体化生产控制平台(cPCS)盘煤仪数据接口通信OPC-UA点云数据计算分析图1 无人值守系统总体设计示意2.1 激光扫描系统设计针对系统的扫描系统,采用激光扫描成像,其工作原理如图2所示。结合激光扫描对采集点进行收
8、集现场数据,将数据传送给服务器,经过激光初次扫描后的成像效果,大致可看出采集点形状。12VDC+15+13-13-15+10-121891610图2 激光扫描设备成像原理设计激光扫描过程,首先通过安装在机械臂上的扫描仪进行扫描,对采集点中物料信息进行实时获取,并根据机械臂移动等问题进行脚本设立,防止因机械臂移动等原因造成碰撞事故。2.2 采集点数据处理经过激光扫描获得物料的空间坐标后,根据空间坐标对物料三维建模,通过对获得的数据进行规格化处理,并检查数据的完整性,针对死角问题进行模拟填充,形成完整的网格数据。针对采集点云数据的收集,其扫描的数据相对比较复杂,数据采集流程是首先根据计算机数据采集
9、软件发出指令,激光扫描仪进行三维扫描,并将得到的数据进行信息回传。数据回传后,要对采集点的数据进行三维空间坐标转换,通过扫描仪的平面数据与旋转角度建立以激光扫描仪为原点的坐标系,其示意如图3所示。激光传感器2激光传感器1扫描线测量点0俯仰轴ZXY图3 空间坐标转换示意2.3 建立物料可视化模型针对坐标系进行采集点数据滤波处理,将扫描仪通过不同位置得到的数据参数进行过滤、拼接,计算出采集点中物料体积,建立三维可视化模型。三维可视化模型建立原理是结合投影三角化算法进行快速演算,规划模型。该方法要求曲面光滑,点密度变化均匀,不能在三角化时进行修复处理。对于模型的渲染与纹理映射,采用 WEBGL 三维
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