一种全自动精矿取样设备

技术领域

本发明涉及取样设备技术领域，具体涉及一种全自动精矿取样设备。

背景技术

有色金属矿粉为了贸易结算需要，须通过样钎取样，将采得的矿样制样后送化验室化验各计价金属的的比例。取样的真实性、代表性影响贸易双方的直接经济利益。目前行业内都是人工取样，耗时费力，取样的真实性和代表性都不高，存在造假的岗位风险。

目前行业人工取样的方法是：人工爬到汽车或火车车厢上，站在精矿粉上，用一个管状，侧边开口，前端带刃口的钢制样钎，用力插入精矿粉中，插到车厢底部后，再旋转两周，将矿粉从侧边的刃口刮入样钎的管腔中。再人工将样钎提起，把精矿粉敲打在样品集料桶中，通常每车取10次左右。为了保证取样有代表性，每个取样点都是随机抽取的。遇到矿层较厚、矿粉装车时被压紧实，人工下插样钎时需要很大的力气，样钎很难插入到车厢底板，劳动强度大，存在取不到车底样的问题。

人工取样的取样位置虽然是随机选取，但存在人工改变取样位置的可能性。人工取样存在取样不到车厢板的问题。造成取样的真实性、代表性较差，影响结算的准确性，可能造成较大经济损失。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种全自动精矿取样设备，能全自动的完成精矿的随机取样。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种全自动精矿取样设备，包括

车厢定位识别组件，用于扫描车厢轮廓，得到车厢的相关数据，定位车厢相对于地面的位置；

桁架组件，位于取样车辆的两侧的上方，其顶部两侧安装有轨道；

移动平台，活动安装在轨道上，并实时反馈位置信息；

机器人，安装在移动平台上，用于将取样钎杆运送到指定的取样点，并将取样钎杆插入矿粉中，取出需要的矿样；

自动换钎装置，设置于机器人上，用于更换取样钎杆，使每个取样钎杆与每个取样车辆一一对应；

自动集料装置，用于收集取样钎杆采得的矿样，卸入对应的集料桶中。

料桶转运装置，用于环形输送集料桶，将集料桶转到指定的位置；

控制系统，用于控制整个系统，并完成取样作业。

优选的，所述车厢定位识别组件安装于车厢正上方的房顶上，前端设置有激光雷达和旋转平台，激光雷达安装于旋转平台下方,旋转平台带动激光雷达做0-360°旋转，用于扫描车厢轮廓，计算车厢的长宽，定位车厢相对于地面的位置，通过软件计算形成车厢平面坐标给定机器人的取样位置。

优选的，所述移动平台安放于桁架组件的轨道之上，移动平台下方设有4个行走车轮，其中2个为驱动行走轮，驱动行走轮与伺服电机连接；移动平台在轨道上水平移动；移动平台配有距离检测传感器，用于检测移动平台位置。

优选的，所述机器人为6轴机器人，安装于移动平台之上，移动平台承载着机器人在车辆行进方向做水平移动，以满足不同取样位置的要求。自动换钎装置设置于机器人的输出第六轴上。

优选的，所述自动换钎装置设有公盘、母盘、取样钎杆、压力检测传感器和样钎架；取样钎杆设置在样钎架上，每个母盘通过索嘴连接一个取样钎杆，公盘可与母盘连接；公盘固定在机器人的输出轴法兰之上，并安装有压力检测传感器，压力检测传感器用于检测取样钎杆下插的压力，判断取样钎杆是否下插到车厢底板，到车厢底部，机械人停止下插，机器人第六轴按取样钎杆刃口方向旋转720°，将要取的矿粉样品从取样钎杆侧口刮入取样钎杆中。

优选的，还包括用于判断样钎取样的位置是否为矿层的安全监测装置；所述的安全监测装置包括视觉传感器、距离检测传感器、安全光栅和语音提示装置；视觉传感器安装于机器人前端，用于判断取样钎杆取样的位置是否为矿层，如果不是立即停止取样钎杆的下插动作；距离检测传感器用于检测取样钎杆下插矿层深度；安全光栅用于检测有人员进入取样区时，机器人立即停止动作；遇到有安全状况时，语音系统发出语音警报。

优选的，还包括用于清洗取样钎杆上的杂物的自动洗钎装置；自动洗钎装置用于取样时第一钎洗钎，第一钎取的样，不放入集料桶作为化验样品，通过取的第一钎矿粉清理掉取样钎杆上带的杂物。

优选的，所述自动洗钎装置包括洗钎刮钎装置和洗钎振打装置，所述洗钎刮钎装置包括刮刀、刮刀收缩机构、刮刀和移动气缸；刮刀收缩机构带动刮刀做水平伸缩，移动气缸带动刮刀上下移动；机器人把带满精矿的取样钎杆运至洗铣装置时，刮刀从取样钎杆刃口位置插入，再从上往下移动，将精矿刮入车厢上；洗钎振打装置包括旋转电机和弹簧振打锤；旋转电机带动弹簧振打捶旋转，振打锤敲击在取样钎杆上，将残余在取样钎杆上的精矿打落在车厢中；洗钎完成后方可正式取样。

优选的，所述的自动集料装置，设有多个集料桶、集料桶夹持机构、集料刮钎装置和集料振打装置，自动集料装置用于收集取样钎杆采得的矿样，卸入对应的集料桶中；料桶转运装置，设有集料桶输送机构、集料桶识别编码销，每个集料桶只能一一对应放置在唯一的桶座上,集料桶输送机构带动集料桶做环形旋转，每次转到指定的位置，便于集料桶夹持机构更换集料桶。

优选的，所述的控制系统包括上位机、PLC控制系统、和机器人控制器；上位机为一个用C语音编写的计算机操作界面，用于监控和控制机器人取样操作，上位机和PLC控制系统通过TCP协议通讯；PLC控制系统和机器人控制器通过Profinet网络通讯，PLC控制系统发出机器人动作指令和动作坐标，控制机器人完成取样作业。

与现有技术相比，本发明的优点是：本发明的总成安全可靠，减轻了员工的劳动强度，提高了取样速度，避免了人工做假的风险，避免了取样而带来的误差，减少了经济损失，具有结构合理，使用效果好等特点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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是本发明第一方向的立体结构示意图；

图2是本发明第二方向的立体结构示意图；

图3是本发明第三方向的立体结构示意图；

图4是本发明机器人和移动平台的结构示意图；

图5为本发明自动换钎装置的结构示意图；

图6为本发明料桶转运装置的结构示意图；

图7为本发明自动洗钎装置的结构示意图。

附图标注：10、车厢定位识别组件；11、激光雷达；12、旋转平台；20、桁架；21、轨道；30、移动平台；31、行走车轮；32伺服电机；40、机器人；50、自动换钎装置；51、公盘；52、母盘；53、取样钎杆；54、压力检测传感器；55、样钎架；70、自动洗钎装置；71、洗钎刮钎装置；711、刮刀；712、刮刀收缩机构；713、移动气缸；721、旋转电机；722、弹簧振打捶；80、自动集料装置，81、集料桶；91、集料桶输送机构；92、集料桶识别编码销；93、桶座；100、控制系统；103、机器人控制器。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

本发明的具体实施例如附图所示，一种全自动精矿取样设备，包括

车厢定位识别组件10，用于扫描车厢轮廓，得到车厢的相关数据，定位车厢相对于地面的位置；

桁架20组件，位于取样车辆的两侧的上方，其顶部两侧安装有轨道21；

移动平台30，活动安装在轨道21上，并实时反馈位置信息；

机器人40，安装在移动平台30上，用于将取样钎杆53运送到指定的取样点，并将取样钎杆53插入矿粉中，取出需要的矿样；

自动换钎装置50，设置于机器人40上，用于更换取样钎杆53，使每个取样钎杆53与每个取样车辆一一对应；

自动集料装置80，用于收集取样钎杆53采得的矿样，卸入对应的集料桶81中。

料桶转运装置，用于环形输送集料桶81，将集料桶81转到指定的位置；

控制系统，用于控制整个系统，并完成取样作业。

其中，所述车厢定位识别组件10安装于车厢正上方的房顶上，前端设置有激光雷达11和旋转平台12，激光雷达11安装于旋转平台12下方,旋转平台12带动激光雷达11做0-360°旋转，用于扫描车厢轮廓，计算车厢的长宽，定位车厢相对于地面的位置，通过软件计算形成车厢平面坐标给定机器人40的取样位置。

在本实施例中，所述移动平台30安放于桁架20组件的轨道21之上，移动平台30下方设有4个行走车轮31，其中2个为驱动行走轮，驱动行走轮与伺服电机连接；移动平台30在轨道21上水平移动；移动平台30配有距离检测传感器，用于检测移动平台30位置。

具体的，所述机器人40为6轴机器人40，安装于移动平台30之上，移动平台30承载着机器人40在车辆行进方向做水平移动，以满足不同取样位置的要求。自动换钎装置50设置于机器人40的输出第六轴上，用于快速更换样钎，更换样钎的目的是做到一车一个样，一个样一个钎，防止上车的样品残余在样钎上而污染下一车取样的样品，影响取样的真实性。

在本实施例中，所述自动换钎装置50设有公盘51、母盘52、取样钎杆53、压力检测传感器54和样钎架55；取样钎杆53设置在样钎架55上，每个母盘52通过索嘴连接一个取样钎杆53，公盘51可与母盘52连接；公盘51固定在机器人40的输出轴法兰之上，并安装有压力检测传感器54，压力检测传感器54用于检测取样钎杆53下插的压力，判断取样钎杆53是否下插到车厢底板，到车厢底部，机械人停止下插，机器人40第六轴按取样钎杆53刃口方向旋转720°，将要取的矿粉样品从取样钎杆53侧口刮入取样钎杆53中。

作为本发明的另一个实施例，还包括用于判断样钎取样的位置是否为矿层的安全监测装置；所述的安全监测装置包括视觉传感器、距离检测传感器、安全光栅和语音提示装置；视觉传感器安装于机器人40前端，用于判断取样钎杆53取样的位置是否为矿层，如果不是立即停止取样钎杆53的下插动作；距离检测传感器用于检测取样钎杆53下插矿层深度；安全光栅用于检测有人员进入取样区时，机器人40立即停止动作；遇到有安全状况时，语音系统发出语音警报。

作为本发明的另一个实施例，还包括用于清洗取样钎杆53上的杂物的自动洗钎装置70；自动洗钎装置70用于取样时第一钎洗钎，第一钎取的样，不放入集料桶81作为化验样品，通过取的第一钎矿粉清理掉取样钎杆53上带的杂物。

其中，所述自动洗钎装置70包括洗钎刮钎装置71和洗钎振打装置，所述洗钎刮钎装置71包括刮刀、刮刀收缩机构712、刮刀和移动气缸713；刮刀收缩机构712带动刮刀做水平伸缩，移动气缸713带动刮刀上下移动；机器人40把带满精矿的取样钎杆53运至洗铣装置时，刮刀从取样钎杆53刃口位置插入，再从上往下移动，将精矿刮入车厢上；洗钎振打装置包括旋转电机721和弹簧振打锤；旋转电机721带动弹簧振打捶722旋转，振打锤敲击在取样钎杆53上，将残余在取样钎杆53上的精矿打落在车厢中；洗钎完成后方可正式取样。

作为本发明的另一个实施例，所述的自动集料装置80，设有多个集料桶81、集料桶夹持机构、集料刮钎装置和集料振打装置，自动集料装置80用于收集取样钎杆53采得的矿样，卸入对应的集料桶81中；料桶转运装置，设有集料桶输送机构91、集料桶识别编码销92，每个集料桶81只能一一对应放置在唯一的桶座93上,做到一车一个桶，一桶一个样，一个样一个编号，防止取得的矿样混装或者错拿；集料桶输送机构带动集料桶81做环形旋转，每次转到指定的位置，便于集料桶夹持机构更换集料桶。

具体的，所述的控制系统100包括上位机、PLC控制系统、和机器人控制器103；上位机为一个用C语音编写的计算机操作界面，用于监控和控制机器人40取样操作，上位机和PLC控制系统通过TCP协议通讯；PLC控制系统和机器人控制器103通过Profinet网络通讯，PLC控制系统发出机器人40动作指令和动作坐标，控制机器人40完成取样作业。其中，控制系统还控制移动平台移动，控制自动换钎装置换钎，接受安全监测装置信号，控制自动洗钎装置洗钎，控制自动集料装置集料，控制料桶转运装置运转。

以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。