智能化料仓格栅清堵机及其实现方法

技术领域

本发明涉及清堵机技术领域，具体为能清理格栅的清堵机及其实现方法。

背景技术

公开号为号CN210303988U的中国专利公开了一种适用于冷再生骨料仓的振动格栅，包括包括格栅板、振动电机安装架、振动电机、弹性元件、及减速装置；通过振动电机和减速装置驱动格栅板左端绕铰接位置旋转，右端在弹性元件的作用下产生上下摆幅，而从击碎细化物料，防止其产生粘结以保证下料的顺畅；在弹性元件的作用下使得格栅板右端在产生上下摆幅后通过弹簧作用逐步向弹性元件的轴向中间位置回位；

上述专利的用于冷再生骨料仓的振动格栅在实际使用过程中，通过振动电机和减速装置驱动格栅板左端绕铰接位置旋转，右端在弹性元件的作用下产生上下摆幅，而从击碎细化物料，实现下料，而部分料中含水，导致会在格栅上板结成拱状，而单单通过振动无法将成拱的物料抖下；很多料仓顶部格栅是无法振动的，也无法安装振动机构，由于料仓位置要么高地面很多，要么离地面很低，格栅间间隙往往很大，一旦格栅上积料很多，往往采用人工的方式进行清理，目前国内常用人工的方式进行清理，安全隐患很大，容易造成人身伤害，因此，不满足现有的需求，对此我们提出了智能化料仓格栅清堵机。

发明内容

本发明的目的在于提供智能化料仓格栅清堵机及其实现方法，通过激光雷达扫描系统，其扫描范围覆盖全部格栅，当格栅上堆积的物料的高度超过设定值，激光雷达扫描系统给驱动机构一个操作指令，通过螺旋和毛刷实现破拱和清理，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：智能化料仓格栅清堵机，包括横跨过滤格栅的机架，机架的底部两侧设置有沿着格栅移动的左行走轮机构以及右行走轮机构，左行走轮机构以及右行走轮机构之间的机架底部还设置有清理机构；

还包括驱动组件和激光雷达扫描机构，其设置于机架的顶面上，驱动组件与左行走轮机构和清理机构连接，激光雷达扫描机构用于检测格栅上的物料厚度，厚度超过设定的高度阈值后发送驱动信号至驱动组件，用于清堵机沿着格栅移动并清扫格栅上的物料。

优选的，左行走轮机构和右行走轮机构的结构相同，左行走轮机构包括行走轮、传动轴和轮架，轮架固定于机架上，轮架之间的轴承内插入传动轴，传动轴的两端安装行走轮。

优选的，清理机构为清理机构为螺旋清理机构、毛刷清理机构和刮板的一种或螺旋清理机构、毛刷清理机构和刮板组合的结构；

其中，螺旋清理机构包括螺旋叶片、螺旋轴和螺旋架，螺旋架设置在机架上，螺旋轴的两端插入螺旋架的轴承内，螺旋叶片设置在螺旋轴上。

优选的，毛刷清理机构包括清理轴、清理架和毛刷，清理架安装在机架上，清理轴与清理架活动连接，毛刷沿径向分布在清理轴的周面上。

优选的，驱动组件包括移动驱动减速电机、螺旋减速电机、毛刷减速电机、链轮、传动链和电机座，电机座固定在机架顶面上，移动驱动减速电机、螺旋减速电机和毛刷减速电机通过螺栓安装在电机座上；

所述传动轴、螺旋轴和清理轴上设置链轮，移动驱动减速电机、螺旋减速电机和毛刷减速电机的轴口上套有的传动链与传动轴、螺旋轴和清理轴上的链轮对应连接。

优选的，激光雷达扫描机构包括激光雷达、控制箱和旋转底座，控制箱和旋转底座设置在机架的顶部上，旋转底座上设置激光雷达，激光雷达通过导线与控制箱内的电路板连接，电路板上分布的导线分别与旋转底座和移动驱动减速电机、螺旋减速电机和毛刷减速电机连接。

优选的，激光雷达上设置有并排的激光发射器和激光接收器；

电路板上设置有处理器、移动模块、清扫模块和旋转模块，处理器的输出端分别与激光发射器、移动模块、清扫模块和旋转模块电性连接，处理器的输出端与激光发射器相接。

优选的，移动模块与移动驱动减速电机通过导线连接，清扫模块与螺旋减速电机和毛刷减速电机通过导线连接，旋转模块与旋转底座通过导线连接。

本发明提出的智能化料仓格栅清堵机的实现方法，包括以下步骤：

S1：处理器每隔设定时间则发送控制信号至激光发射器，激光雷达71发出的激光照射在格栅上的物料并且反射被激光接收器接收，处理器81根据激光雷达获取物料的高度；

S2：物料高度低于设定的阈值，则清堵机不工作，若物料高度高于设定的阈值，则处理器发射高电平至清扫模块和移动模块，清扫模块和移动模块同时工作；

S3：移动驱动减速电机控制行走轮旋转带动清堵机沿着格栅移动，清理机构在边移动时边旋转，从而将格栅上的物料破拱以及清扫。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过螺旋叶片边旋转边移动实现破拱，将格栅上堆积的物料推至格栅的孔洞中，毛刷将格栅上堆积的物料推至格栅的孔洞中，避免了格栅大量堆料的问题，由于清堵机能够横跨格栅，则清堵机只需要移动一个行程即可将格栅上的物料都推下，其工作效率相较于人工清理提升幅度较大。

2、本发明通过激光发射器启动检测格栅上物料堆积的厚度，当格栅上堆积的物料的高度超过设定值，处理器发送给移动模块和清扫模块一个操作指令，驱动机构驱动整个设备进行清理工作，清理过程增加智能操作，完全实现远程操控。

附图说明

图1为本发明的整体正视图；

图2为本发明的整体侧视图；

图3为本发明的激光雷达结构图；

图4为本发明的激光雷达和电路板模块图；

图5为本发明的实施例一结构图；

图6为本发明的实施例二结构图；

图7为本发明的实施例三结构图；

图8为本发明的实施例四结构图；

图9为本发明的实施例五结构图；

图10为本发明的实施例六结构图；

图11为本发明的实施例七结构图；

图12为本发明的实施例八结构图。

图中：1、机架；2、左行走轮机构；21、行走轮；22、传动轴；23、轮架；3、右行走轮机构；4、清理机构；41、螺旋叶片；42、螺旋轴；43、螺旋架；51、清理轴；52、清理架；53、毛刷；6、行走驱动组件；61、移动驱动减速电机；62、螺旋减速电机；63、毛刷减速电机；64、链轮；65、传动链；7、激光雷达扫描机构；71、激光雷达；72、控制箱；73、旋转底座；8、电路板；81、处理器；82、移动模块；83、清扫模块；84、旋转模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有部分料中含水，导致会在格栅上板结成拱状，而单单通过振动无法将成拱的物料抖下的问题；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了智能化料仓格栅清堵机，本实施例提供以下技术方案：

实施例一：

请参阅图1-图5，智能化料仓格栅清堵机，包括横跨过滤格栅的机架1，机架1的底部两侧设置有沿着格栅移动的左行走轮机构2以及右行走轮机构3，左行走轮机构2以及右行走轮机构3之间的机架1底部还设置有清理机构4；

智能化料仓格栅清堵机还包括行走驱动组件6和激光雷达扫描机构7，其设置于机架1的顶面上，行走驱动组件6与左行走轮机构2、清理机构4连接，激光雷达扫描机构7用于检测格栅上的物料厚度，厚度超过设定的高度阈值后发送驱动信号至行走驱动组件6，用于清堵机沿着格栅移动并清扫格栅上的物料。

左行走轮机构2和右行走轮机构3的结构相同，左行走轮机构2包括行走轮21、传动轴22和轮架23，轮架23固定于机架1上，轮架23之间的轴承内插入传动轴22，传动轴22的两端安装行走轮21。

清理机构4为螺旋清理机构；

其中，螺旋清理机构包括螺旋叶片41、螺旋轴42和螺旋架43，螺旋架43设置在机架1上，螺旋轴42的两端插入螺旋架43的轴承内，螺旋叶片41设置在螺旋轴42上。

行走驱动组件6包括移动驱动减速电机61、链轮64、传动链65，移动驱动减速电机61、螺旋减速电机62和毛刷减速电机63通过螺栓安装在机架1上；

所述传动轴22、螺旋轴42和清理轴51上设置链轮64，移动驱动减速电机61通过传动链65连接传动轴22上的链轮64，螺旋减速电机62通过联轴器连接螺旋轴42，毛刷减速电机63通过联轴器连接毛刷53。

具体的，移动驱动减速电机61在接收到控制信号后则带动清堵机沿着格栅移动，在移动的过程中，螺旋减速电机62也控制启动带动螺旋轴42旋转，在转动过程中，螺旋轴42的最下端与格栅的最上端之间留有超过1cm的间隙，从而螺旋叶片41边旋转边移动，其中，部分物料中含有水导致形成固液的拱状，连接的强度也较较高，通过螺旋叶片41旋转实现破拱，将格栅上堆积的物料推至格栅的孔洞中，避免了格栅大量堆料的问题，由于清堵机能够横跨格栅，则清堵机只需要移动一个行程即可将格栅上的物料都推下，其工作效率相较于人工清理提升幅度较大。

激光雷达扫描机构7包括激光雷达71、控制箱72和旋转底座73，控制箱72和旋转底座73设置在机架1的顶部上，旋转底座73上设置激光雷达71，激光雷达71通过导线与控制箱72内的电路板8连接，电路板8上分布的导线分别与旋转底座73和移动驱动减速电机61和螺旋减速电机62连接。

电路板8上设置有处理器81、移动模块82、清扫模块83和旋转模块84，处理器81的输出端分别与激光雷达71、移动模块82、清扫模块83和旋转模块84电性连接，处理器81的输出端与激光雷达71相接。

移动模块82与移动驱动减速电机61通过导线连接，清扫模块83与螺旋减速电机62通过导线连接，旋转模块84与旋转底座73通过导线连接。

处理器81使用激光雷达发射激光点束，收集每个点返回的位置信息，识别特征生成一个带位置特征的点云数据，采用内置算法，对点云数据提取特征并进行建模，从而获取堆料的特征信息，从而获取格栅上物料的最高处的具体位置，并且移动模块82和清扫模块83两者共用一个I/O端口，两者采用同一个受控信号，检测到物料高度超过阈值后，则处理器81发送高电平，移动模块82和清扫模块83两者同时接收信号并启动，两者同步实现，对格栅的破拱以及清理，并且由于获取格栅的三维图像，则清堵机的移动距离超过格栅的长度，确保毛刷53和螺旋叶片41的移动路径覆盖整个格栅，确保对格栅的全面清理；

本发明提出的智能化料仓格栅清堵机的实现方法，包括以下步骤：

步骤一：处理器81每隔设定时间则发送控制信号至激光雷达71，激光雷达71发出的激光照射在格栅上的物料并且反射被激光雷达71接收，处理器81根据激光雷达71获取物料的高度；

步骤二：物料高度低于设定的阈值，则清堵机不工作，若物料高度高于设定的阈值，则处理器81发射高电平至清扫模块83和移动模块82，清扫模块83和移动模块82同时工作；

步骤三：移动驱动减速电机61控制行走轮21旋转带动清堵机沿着格栅移动，清理机构4在边移动时边旋转，从而将格栅上的物料破拱以及清扫。

具体的，电路板8内置的定时电路，定时间隔通过编程可设，通过定时电路设定每隔多长时间向激光雷达71发射高电平，激光雷达71启动检测格栅上物料堆积的厚度，激光雷达71产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像，计算出物料的高度，当格栅上堆积的物料的高度超过设定值，处理器81发送给移动模块82和清扫模块83一个操作指令，驱动机构驱动整个设备进行清理工作。

并在清堵机移动清理的过程中，旋转底座73带动激光雷达71旋转，从而能够调整激光雷达71的角度，能够扩大扫描的范围，通过激光测高，避免人工检测以及清理，有效的提高效率同时保护人工安全，避免工人在清理过程中脚卡在格栅孔中的问题。

实施例二；

请参阅图6，本实施例与实施一不同之处在于，本实施例的清理机构4为毛刷清理机构；

毛刷清理机构包括清理轴51、清理架52和毛刷53，清理架52安装在机架1上，清理轴51与清理架52活动连接，毛刷53沿径向分布在清理轴51的周面上。

所述传动轴22和清理轴51上设置链轮64，移动驱动减速电机61和毛刷减速电机63的轴口上套有的传动链65与传动轴22和清理轴51上的链轮64对应连接。

激光雷达扫描机构7包括激光雷达71、控制箱72和旋转底座73，控制箱72和旋转底座73设置在机架1的顶部上，旋转底座73上设置激光雷达71，激光雷达71通过导线与控制箱72内的电路板8连接，电路板8上分布的导线分别与旋转底座73和移动驱动减速电机61、毛刷减速电机63连接。

具体的，电路板8每隔多长时间向激光雷达71发射高电平，激光雷达71产生并发射一束光脉冲，当扫描格栅上堆积的物料的高度超过设定值，处理器81发送给移动模块82和清扫模块83一个操作指令，驱动机构驱动整个设备进行清理工作。移动驱动减速电机61在接收到控制信号后则带动清堵机沿着格栅移动，也控制启动带动毛刷53旋转，在转动过程中，毛刷53将格栅上堆积的物料推至格栅的孔洞中，避免了格栅大量堆料的问题。

实施例三；

请参阅图7，本实施例与实施一不同之处在于，清理机构4为螺旋清理机构和毛刷清理机构相互组合的结构，其中设置一个螺旋清理机构和一个毛刷清理机构；

具体的，电路板8控制激光雷达71发射高电平，激光雷达71产生并发射一束光脉冲，当扫描格栅上堆积的物料的高度超过设定值，处理器81发送给移动模块82和清扫模块83一个操作指令，驱动机构驱动整个设备进行清理工作。移动驱动减速电机61在接收到控制信号后则带动清堵机沿着格栅移动，也驱动毛刷53和螺旋叶片41旋转，螺旋叶片41旋转实现破拱，而毛刷53具有柔软性，能增加与格栅的接触面，则在毛刷53旋转过程中，清理的更加干净。

实施例四；

请参阅图8，本实施例与实施一不同之处在于，清理机构4为螺旋清理机构和毛刷清理机构相互组合的结构，其中设置两个螺旋清理机构和一个毛刷清理机构，毛刷清理机构位于两个螺旋清理机构之间；

具体的，电路板8控制激光雷达71发射高电平，激光雷达71产生并发射一束光脉冲，当扫描格栅上堆积的物料的高度超过设定值，处理器81发送给移动模块82和清扫模块83一个操作指令，驱动机构驱动整个设备进行清理工作。移动驱动减速电机61在接收到控制信号后则带动清堵机沿着格栅移动，也驱动毛刷53和螺旋叶片41旋转，两个螺旋叶片41同向旋转，将破拱的物料都毛刷53方向推动，同时毛刷53的两侧被螺旋叶片41限制，避免毛刷53旋转导致物料飞出，通过两侧的螺旋叶片41限制物料产生较大的飞尘，毛刷53在清理格栅的过程中，对螺旋叶片41上吸附的物料也能够清理。

实施例五；

请参阅图9，本实施例与实施一不同之处在于，清理机构4为螺旋清理机构和毛刷清理机构相互组合的结构，其中设置一个螺旋清理机构和两个毛刷清理机构，螺旋清理机构位于两个毛刷清理机构之间；

具体的，电路板8控制激光雷达71发射高电平，激光雷达71产生并发射一束光脉冲，当扫描格栅上堆积的物料的高度超过设定值，处理器81发送给移动模块82和清扫模块83一个操作指令，驱动机构驱动整个设备进行清理工作。移动驱动减速电机61在接收到控制信号后则带动清堵机沿着格栅移动，也驱动毛刷53和螺旋叶片41旋转，通过前侧毛刷53先旋转将格栅上的杂质先扫下，而留下需要破拱的物料，后续的螺旋叶片41经过后实现破拱，而后侧毛刷53继续清理，从而清理的干净度有所提升。

实施例六；

请参阅图10，本实施例与实施一不同之处在于，清理机构4为刮板的结构，激光雷达71对格栅扫描，获取三维画面，检测到物料的高度超过设定值时，驱动移动驱动减速电机61工作，设备整体移动，刮板在移动的过程中，将格栅上堆积的物料刮下。

实施例七；

请参阅图11，本实施例与实施一不同之处在于，清理机构4为刮板和毛刷清理机构组合的结构，激光雷达71对格栅扫描，获取三维画面，检测到物料的高度超过设定值时，驱动移动驱动减速电机61和毛刷清理机构工作，设备整体移动，刮板在移动的过程中，将格栅上堆积的物料刮下，毛刷在旋转时，既可以扫料，也可以将刮板上吸附的料扫下。

实施例八；

请参阅图12，本实施例与实施一不同之处在于，清理机构4为刮板、毛刷清理机构和螺旋清理机构组合的结构，激光雷达71对格栅扫描，获取三维画面，检测到物料的高度超过设定值时，驱动移动驱动减速电机61、毛刷清理机构和螺旋清理机构工作，设备整体移动，刮板和螺旋叶片41在移动的过程中，将格栅上堆积的物料刮下，毛刷53在旋转时，既可以扫料，也可以将刮板以及螺旋清理机构上吸附的料扫下。

实施例九；

激光雷达扫描机构7配备一个摄像机，摄像机使用机器视觉算法(yolo)定位物料堆尖位置，转动激光雷达扫描机构7对物料进行三维建模，获取物料高度信息，通过摄像机和激光雷达扫描机构7配合，增大扫描的范围。

具体的，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。