[发明专利]用于起伏平面矿产品自动装卸的测距装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于起伏平面矿产品自动装卸的测距装置及方法，装置包括发射天线、两根接收天线、线性调频信号发生器、混频器、信号采样单元和信号处理单元，发射天线发射线性调频的连续波，两根接收天线接收信号，经过混频、采样之后，将数据传递给信号处理单元，得到平面反馈点的距离和角度信息，通过距离和角度利用三角函数求出矿粉堆的垂直高度和方位。本发明可以精确地获取抓斗与起伏平面的距离，将测得的距离与角度信息进行分析计算，向中控装置返回合适的抓斗下降高度，保证抓斗始终能满斗抓取矿粉并不产生侧翻，提高矿粉转移的效率。

技术领域

本发明涉及矿产品自动化技术领域，特别是一种用于起伏平面矿产品自动装卸的测距装置及方法。

背景技术

近年来随着环保意识的提高以及以人为本理念的普及，有害工种的自动化转型成为一种趋势。由于作业过程中的高浓度粉尘环境，矿产品装卸自动化的需求愈来愈广泛。而在自动装卸过程中，需要准确获取抓斗与矿粉堆表面间的距离、矿粉堆高度、以及矿粉堆表面起伏程度，以便抓斗在作业过程中能够下降合适高度，使其每次尽量抓满，并保证其不会下抓过深导致侧翻。

为保证下抓深度的合理控制，就需准确获知矿粉堆表面的距抓斗高度，并对矿粉堆表面的起伏情况进行把握，保证抓斗工作的高效率。但是，在目前的日常作业中，工作设备仍依靠技术人员的目测与经验作为依据，导致矿产品装卸的效率受限，装卸事故时有发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于起伏平面矿产品自动装卸的测距装置及方法，可以精确地获取抓斗与起伏平面的距离。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于起伏平面矿产品自动装卸的测距装置，包括发射天线、两根接收天线、线性调频信号发生器、混频器、信号采样单元、信号处理单元；其中，发射天线、接收天线、线性调频信号发生器、混频器、信号采样单元内嵌在雷达前端中；发射天线发射线性调频的连续波，两根接收天线接收信号，经过混频、采样后，将数据传递给信号处理单元，得到平面反馈点的距离和角度信息，通过距离和角度利用三角函数求出矿粉堆的垂直高度和方位。

一种用于起伏平面矿产品自动装卸的测距方法，包括以下步骤：

将堆积的矿产品区域划分为多个以抓斗展开大小为宽度的矩形区域，将二维空间的问题转化为一维处理；

在每个矩形的一维空间里面，抓斗在一定高度左右移动找到最高点，作为抓取位置；

发射天线发射线性调频的连续波，两根接收天线接收信号，经过混频、采样后，将数据传递给信号处理单元，得到平面反馈点的距离和角度信息，通过距离和角度利用三角函数求出该测量范围内，矿粉堆的垂直高度和方位；

水平移到该最高点的正上方，重复上述步骤，将两次测量点的垂直高度进行比较，若第一次测量点的测得高度较高，进行抓矿作业；若第二次测量点的测得高度较高，则移动抓斗重复上述步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明可以精确的计算出每次雷达测量范围内矿粉堆的垂直高度，再结合抓取的策略可以保证每次抓取都较为安全，防止抓斗触地；(2)在保证作业较为高效和安全的情况下，避免驾驶员与安全员长期直接暴露于粉尘环境，减少有害工种工作量，保护了相关从业人员；(3)本发明采用调频连续波雷达，工作于毫米波波段，有较强的穿透性与较高的分辨率；(4)本发明的测距范围达到11m，精度±20mm。

附图说明

图1为本发明用于起伏平面矿产品自动装卸的精确测距装置的工作方式示意图。

图2为本发明用于起伏平面矿产品自动装卸的精确测距装置随抓斗雷达控制流程图。

图3为调频连续波雷达及信号处理示意图。

图4为本发明提高距离分辨率的算法流程图。

具体实施方式