堆取料機(jī)的智能化發(fā)展思考

嚴(yán)晨

摘 要：堆取料機(jī)是一種重要的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備，在多個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域都有重要的作用，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，堆取料機(jī)的用途勢(shì)必會(huì)更加廣泛。實(shí)現(xiàn)堆取料機(jī)的智能化，是提升作業(yè)效率，降低作業(yè)成本，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要舉措，基于此，文章主要就堆取料機(jī)的智能化發(fā)展做一番探究。

關(guān)鍵詞：堆取料機(jī)；智能化；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TH237 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）36-0069-02

Abstract： The stacker-reclaimer is an important mechanical production equipment， which plays an important role in many production fields. With the development of social economy， stacker-reclaimer is bound to be used more widely. To realize the intellectualization of stacker-reclaimer is an important measure to improve the working efficiency， reduce the operating cost and promote the economic development. Based on this， this paper mainly probes into the intelligent development of stacker-reclaimer.

Keywords： stacker-reclaimer； intelligence； development trend

技術(shù)推動(dòng)著社會(huì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)促進(jìn)著技術(shù)的進(jìn)步，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)也取得了顯著的進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)逐漸滲透到社會(huì)中的各個(gè)領(lǐng)域，極大的推動(dòng)了社會(huì)各行各業(yè)的迅猛發(fā)展。堆取料機(jī)作為一種重要的生產(chǎn)設(shè)備，在社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的用途，尤其是在料場(chǎng)中的應(yīng)用更是極大的提升了作業(yè)效率。但與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)對(duì)堆取料機(jī)的應(yīng)用還不夠嫻熟，因此加大技術(shù)的研究力度，實(shí)現(xiàn)堆取料機(jī)的智能化成為當(dāng)前的重要任務(wù)。下文以西方發(fā)達(dá)國(guó)家堆取料機(jī)的智能化發(fā)展為切入點(diǎn)，分析我國(guó)堆取料機(jī)智能化的實(shí)現(xiàn)途徑[1]。

1 發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)堆取料機(jī)的智能化應(yīng)用

結(jié)合發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)堆取料機(jī)的應(yīng)用歷史與應(yīng)用現(xiàn)狀分析，我們能將發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)堆取料機(jī)的應(yīng)用歷程分為三個(gè)階段：手動(dòng)運(yùn)行、半自動(dòng)運(yùn)行以及全自動(dòng)運(yùn)行（智能化運(yùn)行），下面就這三個(gè)發(fā)展階段分別進(jìn)行分析。

1.1 手動(dòng)運(yùn)行階段

在堆取料機(jī)運(yùn)行之初，普遍采用司機(jī)手動(dòng)操控機(jī)器進(jìn)行作業(yè)，也就是手動(dòng)運(yùn)行[2]。手動(dòng)運(yùn)行是一種比較原始的應(yīng)用方式，不僅需要耗費(fèi)大量的人力資源，也需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，且作業(yè)效率與作業(yè)質(zhì)量均得不到有效的保證。此外，因?yàn)槭侨肆Σ僮?，因此精?zhǔn)度得不到有效的保證，無(wú)法避免在取料作業(yè)時(shí)發(fā)生操作失誤的情況，因此隨著科技的發(fā)展，這種手動(dòng)運(yùn)行的方式已經(jīng)逐漸被人們放棄。

1.2 半自動(dòng)運(yùn)行階段

當(dāng)科技發(fā)展到一定程度時(shí)，人們?cè)囍诙讶×蠙C(jī)中加入技術(shù)的因素，使其在一定程度上能脫離人力自己作業(yè)，即堆取料機(jī)的半自動(dòng)運(yùn)行。半自動(dòng)運(yùn)行階段在堆取料機(jī)的發(fā)展歷程中較為重要，它意味著機(jī)械與技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，也意味著全自動(dòng)運(yùn)行的到來(lái)[3]。在堆取料機(jī)的半自動(dòng)運(yùn)行階段，已經(jīng)不需要司機(jī)的全程操控，司機(jī)只需在機(jī)械中輸入?yún)?shù)，堆取料機(jī)就能獨(dú)立完成取料作業(yè)，由此可以看出，半自動(dòng)運(yùn)行是堆取料機(jī)運(yùn)行歷程的一大進(jìn)步，但也仍舊存在些許欠缺，例如在作業(yè)過(guò)程中雖然不需要司機(jī)的全程操控，但仍舊需要司機(jī)手動(dòng)輸入?yún)?shù)，并全程監(jiān)督機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況，在必要時(shí)做出調(diào)整，因此半自動(dòng)運(yùn)行也沒(méi)有將人力從取料作業(yè)中完全解放出來(lái)。

1.3 全自動(dòng)運(yùn)行階段

在堆取料機(jī)的全自動(dòng)運(yùn)行階段，使用堆取料機(jī)進(jìn)行取料作業(yè)時(shí)不再需要人力手動(dòng)操作，也不需要司機(jī)手動(dòng)輸入?yún)?shù)，只需要在中控室中向取料機(jī)進(jìn)行指令作業(yè)，取料機(jī)就能準(zhǔn)確無(wú)誤地完成取料、放料整個(gè)工作[4]。由此可以看出，全自動(dòng)運(yùn)行階段的取料機(jī)已經(jīng)成為一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行、獨(dú)立作業(yè)的單元，使堆取料機(jī)能夠在無(wú)人操作的情況下按照指令獨(dú)立完成作業(yè)。而堆取料機(jī)全自動(dòng)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)需要建立在一個(gè)獨(dú)立的管理系統(tǒng)與傳感器裝置的基礎(chǔ)上，通過(guò)傳感器與管理系統(tǒng)，堆取料機(jī)能自動(dòng)識(shí)別指令，并按照指令完成自我調(diào)整，最終完成取料作業(yè)。同時(shí)在傳感器以及管理系統(tǒng)的控制下，堆取料機(jī)還具有自我保護(hù)的能力，如果在堆取料過(guò)程中發(fā)生運(yùn)行故障，它能根據(jù)故障的特征完成自我識(shí)別與診斷，有效降低故障影響。因此全自動(dòng)運(yùn)行模式能最大程度的將人力從堆取料作業(yè)中解放出來(lái)，降低作業(yè)成本，提高作業(yè)效率，所以這種全自動(dòng)的堆取料機(jī)將是堆取料機(jī)的必然發(fā)展方向，也是我國(guó)堆取料機(jī)的未來(lái)發(fā)展方向。

因我國(guó)對(duì)堆取料機(jī)的應(yīng)用與研究較晚，因此我國(guó)對(duì)堆取料機(jī)的應(yīng)用普遍停留在手動(dòng)運(yùn)用與半自動(dòng)運(yùn)用階段，全自動(dòng)的運(yùn)用在我國(guó)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)普及，但是國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如德國(guó)、日本等早在21世紀(jì)初就開(kāi)始了堆取料機(jī)的全自動(dòng)運(yùn)行階段，并經(jīng)過(guò)不斷的探索與完善逐漸形成兩種具有代表性的智能運(yùn)行模式：以德國(guó)為代表的全自動(dòng)運(yùn)行模式以及以日本為代表的遠(yuǎn)程控制模式。以德國(guó)為代表的全自動(dòng)運(yùn)行模式屬于典型的智能化控制模式，這種控制模式下的堆取料機(jī)能自動(dòng)識(shí)別作業(yè)地址、自動(dòng)識(shí)別堆料并自動(dòng)完成取料放料，且整個(gè)作業(yè)過(guò)程均不需要工作人員的手動(dòng)參與，工作人員只需在中控室監(jiān)控堆取料機(jī)即可[5]。以日本為代表的遠(yuǎn)程控制模式雖然也屬于智能化控制的一種，但較之全自動(dòng)控制模式，它在智能化控制方面存在些許欠缺。遠(yuǎn)程化控制主要是在通過(guò)遠(yuǎn)程控制的方式向堆取料機(jī)發(fā)出指令，堆取料機(jī)按照指令完成堆取料作業(yè)，同時(shí)在取料過(guò)程中工作人員也需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，并在必要時(shí)對(duì)其的運(yùn)行程序進(jìn)行調(diào)整，此外，這種運(yùn)行方式的最大缺點(diǎn)就是受空間的影響大，它只適用與小型料場(chǎng)，但在大型料場(chǎng)中則難以運(yùn)行，如果料場(chǎng)中的設(shè)備過(guò)多，使用遠(yuǎn)程控制的方式也會(huì)為取料作業(yè)增添許多難度。

2 堆取料機(jī)的智能化發(fā)展途徑

2.1 應(yīng)用3D激光掃描，實(shí)現(xiàn)堆取料機(jī)料堆識(shí)別

形狀不固定是料場(chǎng)料堆的一大特點(diǎn)，并且料場(chǎng)的環(huán)境較為復(fù)雜，存在很多不確定因素，如果堆取料機(jī)不具備識(shí)別料堆形狀的功能，就不能完成智能化的取料作業(yè)。在手動(dòng)運(yùn)行階段，由技術(shù)人員識(shí)別料堆形狀，確保取料的正確性，但是在智能化的運(yùn)行模式下，堆取料機(jī)要具備自動(dòng)識(shí)別料堆形狀的功能，才能確保取料作業(yè)的順利進(jìn)行。為此，就需要利用3D激光掃描技術(shù)，來(lái)幫助取料機(jī)實(shí)現(xiàn)辨別料堆形狀的功能。3D激光掃描技術(shù)能夠通過(guò)物體表面對(duì)激光的反射判斷物理的距離，并利用激光在物體的各個(gè)點(diǎn)建立一個(gè)激光矩陣，通過(guò)X-y軸的旋轉(zhuǎn)將物體的各項(xiàng)信息組建成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而幫助取料機(jī)識(shí)別料堆的形狀。在應(yīng)用3D激光掃描技術(shù)，來(lái)幫助取料機(jī)實(shí)現(xiàn)辨別料堆形狀時(shí)，需要注意以下問(wèn)題：（1）盡管當(dāng)前對(duì)3D激光掃描技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，但是3D激光掃描技術(shù)自身的缺陷有時(shí)會(huì)對(duì)堆取料機(jī)的職能化運(yùn)行造成影響，例如在利用3D激光掃描技術(shù)獲取料堆信息時(shí)，激光矩陣獲取到的數(shù)據(jù)量是非常龐大的，使得數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息數(shù)據(jù)難以運(yùn)轉(zhuǎn)更新，在一定程度上影響堆取料機(jī)的使用性能。（2）應(yīng)用3D激光掃描技術(shù)，來(lái)幫助取料機(jī)實(shí)現(xiàn)辨別料堆形狀時(shí)需要一定的外部條件，也就是說(shuō)對(duì)堆取料機(jī)的作業(yè)環(huán)境有一定的要求，例如料場(chǎng)中不能存在大量的粉塵；機(jī)械以及3D激光的技術(shù)參數(shù)要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：掃描的半徑必須大于等于85m，掃描的角度必須為180度等。

2.2 使用GPS定位測(cè)定技術(shù)，實(shí)現(xiàn)位置識(shí)別

在堆料取料作業(yè)中，需要堆取料機(jī)能測(cè)定識(shí)別料堆位置，并按照相關(guān)路線完成取料與堆料作業(yè)，因此如果堆取料機(jī)僅具備自動(dòng)識(shí)別料堆形狀的功能卻不具備自動(dòng)識(shí)別位置的功能，仍舊不能完成智能化的取料作業(yè)，因此需要依靠一定的技術(shù)，讓堆取料機(jī)具有自動(dòng)識(shí)別位置的功能。GPS燈位測(cè)定系統(tǒng)、編碼器、回轉(zhuǎn)仰臥坐標(biāo)這三種技術(shù)可以幫助堆取料機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化測(cè)定位置的功能，因此回轉(zhuǎn)仰臥坐標(biāo)、編碼器在應(yīng)用時(shí)存在一定的局限性，因此這里不做詳細(xì)分析，下面重點(diǎn)探討GPS定位測(cè)定系統(tǒng)在堆取料機(jī)智能化控制中的應(yīng)用。在堆取料的懸臂頭部以及固定部位各設(shè)置一個(gè)GPS定位測(cè)定系統(tǒng)，就能通過(guò)衛(wèi)星系統(tǒng)準(zhǔn)確識(shí)別、測(cè)算出堆取料機(jī)與料堆的距離以及料堆的具體位置，幫助堆取料機(jī)完成取料作業(yè)。應(yīng)用這種技術(shù)，不僅能有效避免堆取料機(jī)懸臂部位的彈性變形，還能有效消減外力因素對(duì)測(cè)算系統(tǒng)的影響，因此測(cè)算的精準(zhǔn)度高、定位準(zhǔn)確。

2.3 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，確保作業(yè)安全

安全系統(tǒng)是堆取料機(jī)不可缺少的一個(gè)系統(tǒng)，是保護(hù)堆取料機(jī)自身安全與作業(yè)安全的關(guān)鍵，因此堆取料機(jī)的智能化作業(yè)一定要建立在完備的安全系統(tǒng)之上。堆取料機(jī)的安全系統(tǒng)由自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)以及保護(hù)功能系統(tǒng)組成。首先，在堆取料機(jī)的關(guān)鍵部位設(shè)置監(jiān)控?cái)z像頭，通過(guò)監(jiān)控?cái)z像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控堆取料機(jī)的運(yùn)行情況。其次，在堆取料機(jī)的懸臂兩側(cè)以及前后等關(guān)鍵部位設(shè)置雷達(dá)防撞探頭，避免堆取料機(jī)在作業(yè)過(guò)程中發(fā)生碰撞。另外，在堆取料機(jī)的承載旋轉(zhuǎn)部位設(shè)置溫度檢測(cè)與異常振動(dòng)檢測(cè)元件，檢測(cè)堆取料機(jī)的運(yùn)行情況，避免發(fā)生運(yùn)行故障。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，堆取料機(jī)的智能化發(fā)展是我國(guó)堆取料機(jī)的必然發(fā)展方向，為此，我國(guó)應(yīng)加大技術(shù)研究力度、完善料場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)堆取料機(jī)的智能化應(yīng)用。

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