[实用新型]一种铲运机高精度动态智能称重系统

说明书

本实用新型提供一种铲运机高精度动态智能称重系统，属于称重技术领域。该系统包括传感器模块、控制器模块、数据通讯模块、上位机、执行模块，传感器模块包括直线位移传感器、油压传感器和倾角传感器，直线位移传感器和油压传感器分别安装于铲运机工作机构的举升油缸和翻转油缸，倾角传感器安装于前车体车架，控制器模块接收来自传感器模块的数据，处理后通过数据通讯模块与上位机进行通讯，上位机包括称重模型模块、自学习模块、决策模块和显示模块，执行模块最后完成决策指令。本实用新型可实现铲运机对料石载荷的高精度、动态、智能的称重，并推动矿山装备无人化、智能化作业的发展。

技术领域

本实用新型涉及称重技术领域，特别是指一种铲运机高精度动态智能称重系统。

背景技术

铲运机主要是指面向金属矿山的采矿铲装设备，是金属矿山关键装备之一。金属矿山的无人化、智能化是当前行业的发展趋势，铲运机在铲装过程中实现对料石的自动称重是实现无人化、智能化采矿的一个重要体现。

由于铲运机工作机构(多为反转六杆机构)的复杂性以及工作环境的恶劣，目前国外铲运机自称重系统对过程操作存在较多限制，动态测量精度不理想，主要采用静态称重系统，即在特定采集区域的固定位置获取数据进行测量计算，该系统虽然精度高，但存在车辆滞留、信息滞后以及人员误操作等缺点，极大的影响生产效率。

国内矿山对铲运机自称重系统应用的研究较少，主要集中在以下两个方面：(1)测量方式及信号后处理；(2)称重模型的研究。前者研究主要表现在：多采用测量动臂油压、动臂举升角或举升油缸伸出杆行程的方式计算料石重量，其中对采集信号的传输、滤波、转换等方面进行了研究，并搭建了针对测量方式和信号输送及处理的静态或动态称重系统；后者研究主要表现在：在传统简化模型的基础上进行了修正，主要对动态测量时由于时变、非线性、惯性冲击等多种系统及环境随机因素的干扰导致称重精度严重不足等问题，进行了对工作机构速度、加速度、惯性力等动态因素修正补偿方面的研究。然而迄今为止，上述研究技术仅限在试验阶段，静态和动态称重精度仍旧不理想，且鲁棒性较差。

目前，上述称重系统存在问题的原因主要在于三个方面：(1)称重模型不精确；(2)测量方式不全面；(3)数据后处理方式不准确。关于(1)目前国内外的称重模型过于简化，并未考虑载荷偏置导致的翻转油缸作用力、载荷的动态特性以及工作路面的倾斜误差，例如载荷重心存在向前或向后偏移100mm，理论计算表明，其引起的称重误差最高可达2％，因此建立精准的称重模型很重要；关于(2)目前国内外测量方式多采用仅测量动臂油压、举升角或油缸伸出杆行程的方式计算重量，而忽略测量翻转油缸油压和行程，以及工作面的倾角；关于(3)目前国内外仅仅将采集信号进行滤波、转换等处理后输入称重模型进行计算，并未对数据进行基于自适应等优化算法的学习处理，不能实现对系统及环境动态扰动导致称重误差的实时修正，且不能给予操作者基于载荷状态信息的科学决策。

实用新型内容

本实用新型为克服目前铲运机称重系统的称重模型不精确、测量方式不全面、动态测量精度低、以及数据处理结果适应性差等缺点，提供一种铲运机高精度动态智能称重系统，具有测量方式全面简便、称重模型精确、具备自学习和决策功能等优点，可实现铲运机对料石的高精度、动态、智能的称重。

该系统包括传感器模块、控制器模块、数据通讯模块、上位机、执行模块，传感器模块包括直线位移传感器、举升油缸大小腔体油压传感器、翻转油缸大小腔体油压传感器和倾角传感器，直线位移传感器、举升油缸大小腔体油压传感器和翻转油缸大小腔体油压传感器安装于铲运机工作机构的举升油缸和翻转油缸，倾角传感器安装于前车体车架，控制器模块接收来自传感器模块的数据，控制器模块处理后通过数据通讯模块与上位机进行通讯，上位机包括称重模型模块、自学习模块、决策模块和显示模块。

传感器模块具有滤波功能，直线位移传感器有两个，分别安装在铲运机工作机构举升油缸和翻转油缸上，用于测量举升油缸和翻转油缸伸出杆的位移。