一种带清障功能的轨道式矿用输送机自动巡检小车.pdf

一种带清障功能的轨道式矿用输送机自动巡检小车，该小车包括底盘、检测系统、可升降检测平台、清障系统、小车外壳、电控及通信系统；检测系统由声音采集传感器、烟雾及CO浓度探测器、图像采集传感器组成；可升降检测平台由升降杆、转动机构、舵机组成；清障系统由超声波测距传感器、弧形刮板、测力传感器、连接杆、清障电机组成。电控及通信系统由控制电路板、电源与无线通信模块组成。该小车具有自动清障功能，并且可采集带式输送机不同高度、不同部位的运行数据。本装置运行平稳、可靠性高、可实现连续不间断自动巡检，具有广泛的推广性。

权利要求书
1.  一种带清障功能的轨道式矿用输送机自动巡检小车，其特征在于：该小车包括底盘(2)、检测系统(5)、可升降检测平台(4)、清障系统(1)、小车外壳(3)、电控及通信系统；底盘(2)由驱动机构、从动机构、制动机构与车架组成；驱动机构由直流电机(13)、减速器(14)、电机固定架(15)、联轴器(16)、轮轴(7)、轴承(8)、轴承架(9)、与主动轮(11)组成；从动机构由轮轴(7)、轴承(8)、轴承架(9)与从动轮(10)组成；制动机构由底盘连接板(12)与电磁制动器(17)组成；车架由支撑板(6)、提手(32)、壳体固定板(33)组成；检测系统(5)由声音采集传感器(18)、烟雾及CO浓度探测器(19)、图像采集传感器(20)组成；可升降检测平台(4)由升降杆(26)、转动机构(28)、舵机(29)组成；清障系统由超声波测距传感器(30)、弧形刮板(21)、测力传感器(22)、连接杆(23)、清障电机(24)组成；电控及通信系统由控制电路板(31)、电源(27)与无线通信模块(25)组成；
小车的主动轮(11)与从动轮(10)与轨道(34)相配合，小车与轨道(34)为轨道式配合方式；所述的主动轮(11)与从动轮(10)由承重面和导向面组成，承重面与轨道(34)的上表面相接触，导向面与轨道(34)的内侧相接触；主动轮(11)设置在小车尾部，从动轮(10)设置在小车前端；主动轮(11)与从动轮(10)相平行；直流电机(13)通过电机固定架(15)固定在小车车架的支撑板(6)上；直流电机(13)与减速器(14)相连，减速器(14)通过联轴器(16)与主动轮(11)连接；所述的电磁制动器(17)共分为两片，一片安装在底盘连接板(12)上，且底盘连接板(12)固定在小车车架的支撑板(6)上；另一片与小车的主动轮(10)固定，需要减速时电磁制动器(17)即会通电，两片制动器吸合，通过两片制动器摩擦的方式达到制动的目的；从动轮(10)通过轮轴(7)连接；轮轴(7)通过轴承(8)与轴承架(9)配合；轴承架(9)安装固定在小车车架的支撑板(6)上；
小车车架的支撑板(6)中间安装有舵机(29)，舵机(29)与转动机构(28)连接，转动机构(28)与升降杆(26)连接；升降杆(26)的端部设有检测系统(5)、无线通信模块(25)；所述检测系统(5)的声音采集传感器(18)、烟雾及CO浓度探测器(19)、图像采集传感器(20)通过无线通信模块(25)与监控固定站交互；
小车车架的四个角部安装超声波测距传感器(30)，同时，清障电机(24)安装在清障电机固定架(35)上，清障电机固定架(35)安装在支撑板(6)上；清障电机(24)的输出轴与连接杆(23)一端连接，连接杆(23)另一端与弧形刮板(21)连接；所述弧形刮板(21)上设有测力传感器(22)；通过弧形刮板(21)实现对巡检小车周围的杂物清理；壳体固定板(33)安装在小车车架的侧面处；电源(27)、控制电路板(31)分别固定在沿小车前进方向的支撑板(6)前后两端；小车的壳体上盖(36)顶部开有矩形孔，以便于升降杆(26)沿该 矩形孔完成升降运动；外壳(3)边部开有电源开槽(37)，电源开槽(37)用以更换拆卸电源(27)；支撑板(6)的两侧分别设有提手(32)。

2.  根据权利要求1所述的一种带式输送机自动巡检小车，其特征在于：巡检小车设有自动巡检和手动巡检两种工作模式。

3.  根据权利要求1所述的一种带式输送机自动巡检小车，其特征在于：将巡检小车放置于轨道(34)上，向外侧打开小车壳体上盖(36)，可升降检测平台(4)带动检测系统(5)伸出外壳(3)，合上小车壳体上盖(36)；小车驱动机构的直流电机(13)通过减速器(14)驱动主动轮(11)运动，从动轮(10)随之运动；在运动的过程中，可升降检测平台(4)带动检测系统(5)在竖直方向的高度不断变化，从而使巡检小车能够采集带式输送机不同高度、不同部位的运行数据，所述的检测系统(5)采集带式输送机的图像、声音、烟雾及CO浓度数据；同时，超声波测距传感器(30)实时检测与前方的距离，当巡检路线上出现障碍物时，启动清障系统(1)将障碍物清除，避免小车与障碍物相撞；在完成巡检任务后，关闭驱动机构使小车停止，向外侧打开小车壳体上盖(36)，可升降检测平台(4)带动检测系统(5)缩至壳体(3)内部，合上小车壳体上盖(36)，利用提手(32)将小车挪离轨道(34)，结束巡检小车对带式输送机的巡检。

说明书一种带清障功能的轨道式矿用输送机自动巡检小车
技术领域
本发明涉及一种带清障功能的轨道式矿用输送机自动巡检小车，属于矿用输送机状态监测技术领域。尤其适用于冶金矿山、煤矿等使用胶带输送机的状态监测。
背景技术
带式输送机是一种能够连续运输的设备，既可以输送散装物料，如煤炭、矿石等，又可以输送包装好的整件物料。带式输送机具有运输能力高、运输距离长、耗电量低、可连续平稳运输等特点，现已广泛应用于电力、冶金、化工、煤炭等行业。由于带式输送机长时间负载运行，容易发生各类故障，这些故障的发生对人员和机械设备的安全造成了极大的隐患。目前大多数企业建有巡检制度，但是巡检工作大多由人工完成，整个巡检的过程主要靠人工采集、人工分析、人工书面传递信息的模式在运作。这种传统的巡检方式实时性差、效率低、人力成本高、安全性低已不再适用于带式输送机的巡检。
目前矿用输送机的工作环境多存在诸多杂物，自动巡检小车在沿既定路线巡回时经常遇到各种杂物；为了克服杂物对巡检小车的影响，设置清障系统实现其自动检测是至关重要的。
发明内容
本发明针对背景技术中所提到的现有巡检方式的问题，提出了一种带清障功能的轨道式矿用输送机自动巡检小车，可降低巡检成本、提高巡检效率、最大程度地避免发生事故。
为实现上述目的采用以下技术方案为一种带清障功能的轨道式矿用输送机自动巡检小车，该小车包括底盘(2)、检测系统(5)、可升降检测平台(4)、清障系统(1)、小车外壳(3)、电控及通信系统；底盘(2)由驱动机构、从动机构、制动机构与车架组成；驱动机构由直流电机(13)、减速器(14)、电机固定架(15)、联轴器(16)、轮轴(7)、轴承(8)、轴承架(9)、与主动轮(11)组成；从动机构由轮轴(7)、轴承(8)、轴承架(9)与从动轮(10)组成；制动机构由底盘连接板(12)与电磁制动器(17)组成；车架由支撑板(6)、提手(32)、壳体固定板(33)组成；检测系统(5)由声音采集传感器(18)、烟雾及CO浓度探测器(19)、图像采集传感器(20)组成；可升降检测平台(4)由升降杆(26)、转动机构(28)、舵机(29)组成；清障系统由超声波测距传感器(30)、弧形刮板(21)、测力传感器(22)、连接杆(23)、清障电机(24)组成；电控及通信系统由控制电路板(31)、电源(27)与无线通信模块(25)组成；
小车的主动轮(11)与从动轮(10)与轨道(34)相配合，小车与轨道(34)为轨道式配合方式；所述的主动轮(11)与从动轮(10)由承重面和导向面组成，承重面与轨道(34) 的上表面相接触，导向面与轨道(34)的内侧相接触；主动轮(11)设置在小车尾部，从动轮(10)设置在小车前端；主动轮(11)与从动轮(10)相平行；直流电机(13)通过电机固定架(15)固定在小车车架的支撑板(6)上；直流电机(13)与减速器(14)相连，减速器(14)通过联轴器(16)与主动轮(11)连接；所述的电磁制动器(17)共分为两片，一片安装在底盘连接板(12)上，且底盘连接板(12)固定在小车车架的支撑板(6)上；另一片与小车的主动轮(10)固定，需要减速时电磁制动器(17)即会通电，两片制动器吸合，通过两片制动器摩擦的方式达到制动的目的；从动轮(10)通过轮轴(7)连接；轮轴(7)通过轴承(8)与轴承架(9)配合；轴承架(9)安装固定在小车车架的支撑板(6)上；
小车车架的支撑板(6)中间安装有舵机(29)，舵机(29)与转动机构(28)连接，转动机构(28)与升降杆(26)连接；升降杆(26)的端部设有检测系统(5)、无线通信模块(25)；所述检测系统(5)的声音采集传感器(18)、烟雾及CO浓度探测器(19)、图像采集传感器(20)通过无线通信模块(25)与监控固定站交互；
小车车架的四个角部安装超声波测距传感器(30)，同时，清障电机(24)安装在清障电机固定架(35)上，清障电机固定架(35)安装在支撑板(6)上。清障电机(24)的输出轴与连接杆(23)一端连接，连接杆(23)另一端与弧形刮板(21)连接；所述弧形刮板(21)上设有测力传感器(22)；通过弧形刮板(21)实现对巡检小车周围的杂物清理；壳体固定板(33)安装在小车车架的侧面处；电源(27)、控制电路板(31)分别固定在沿小车前进方向的支撑板(6)前后两端；小车的壳体上盖(36)顶部开有矩形孔，以便于升降杆(26)沿该矩形孔完成升降运动；外壳(3)边部开有电源开槽(37)，电源开槽(37)用以更换拆卸电源(27)；支撑板(6)的两侧分别设有提手(32)。
为了使巡检小车能够适应带式输送机正常工作状态和检修状态，巡检小车设有两种工作模式分别为自动巡检和手动巡检。当带式输送机正常工作时，巡检小车采用自动巡检模式，可根据实际情况进行路线规划、调节巡检速度、改变巡检方向、调节可升降检测平台高度、自动采集数据并将诊断结果传至监控固定站。当带式输送机处于检修状态时，巡检小车采用手动巡检模式，在该模式下巡检小车可根据固定站的要求快速抵达重点检修位置，采集该处数据将结果反馈至固定站，固定站可根据该结果辅助带式输送机的检修工作。
附图说明
图1为矿用带式输送机自动巡检小车总体结构示意图
图2为矿用带式输送机自动巡检小车无壳体结构示意图
图3为矿用带式输送机自动巡检小车底盘结构示意图
图4为矿用带式输送机自动巡检小车壳体结构示意图
图中：1、清障系统，2、底盘，3、外壳，4、可升降检测平台，5、检测系统，6、支撑板，7、轮轴，8、轴承，9、轴承架，10、从动轮，11、主动轮，12、底盘连接板，13、直流电机，14、减速器，15、电机固定架，16、联轴器，17、电磁制动器，18、声音采集传感器，19、烟雾及CO浓度探测器，20、图像采集传感器，21、弧形刮板，22、测力传感器，23、连接杆，24、清障电机，25、无线通信模块，26、升降杆，27、电源，28、转动机构，29、舵机，30、超声波测距传感器，31、控制电路板，32、提手，33、壳体固定板，34、轨道、35、清障电机固定架36、壳体上盖，37、电源开槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1-4所示，所述的红外采集传感器安装在云台上，可随着云台旋转，能够无死角的观察带式输送机运行状况。所述的烟雾及CO浓度探测器可设定安全浓度限值，气体浓度超过该限值时，巡检小车应发出连续剧烈的声光报警，及时提示相关人员疏散，避免发生生产安全事故。所述的无线通讯模块采用WiFI的通信方式，在巡检的路线上每隔50m布置一个无线网桥AP，每个网桥之间实现互联通信，使得无线信号无缝的覆盖整个巡检路线。
在自动巡检小车的巡检过程中，超声波测距传感器实时检测与前方的距离，设定一定的安全距离和自动清障距离。当清障系统中的超声波测距传感器检测到障碍物，并且测量结果小于安全距离时，开启制动机构，使得巡检小车开始减速。当巡检小车减速至清障距离内时，清障电机带动连接杆与弧形刮板旋转，直至弧形刮板与轨道相接触时停止旋转。在弧形刮板与障碍物的接触过程中，测力传感器检测力的变化，检测结果在清障阻力限值内时，弧形刮板将障碍物推至轨道外侧。在检测结果超过清障阻力限值时，巡检小车停车，其中清障阻力安全限值设定为一固定值。当障碍物清除后，清障电机带动连接杆与弧形刮板旋转至初始竖直位置，关闭制动机构，小车继续以原速度巡检，从而实现巡检过程中的自动清障与避障功能。
在带式输送机一侧铺设有轨道，巡检小车采用在轨巡检的方式在机头至机尾之间巡检。由于在巡检的过程中要采集带式输送机不同高度，不同部位的运行数据，因此巡检小车带有可升降的检测平台。该平台由舵机、升降杆、支撑底座、转动机构、平台支撑架组成。舵机固定在与底盘向连的舵机座上，舵机与转动机构相连，转动机构与升降杆相连，实现舵机控制升降杆摆动，使得固定在可升降检测平台上的检测系统在竖直方向上的高度变化，有利于采集带式输送机不同高度的数据。
巡检小车的壳体上盖设有开槽，在可升降检测平台高度变化时，升降杆可在开槽内自摆动；壳体上盖可以完全向外打开，在巡检结束后可升降检测平台可完全缩进至壳体内部；壳 体设有电池开槽，可方便电池的更换。
为了使巡检小车能够适应带式输送机正常工作状态和检修状态，巡检小车设有两种工作模式分别为自动巡检和手动巡检。当带式输送机正常工作时，巡检小车采用自动巡检模式，可根据实际情况进行路线规划、调节巡检速度、改变巡检方向、调节可升降检测平台高度、自动采集数据并将诊断结果传至监控固定站。当带式输送机处于检修状态时，巡检小车采用手动巡检模式，在该模式下巡检小车可根据固定站的要求快速抵达重点检修位置，采集该处数据将结果反馈至固定站，固定站可根据该结果辅助带式输送机的检修工作。
具体工作过程为：将巡检小车放置于轨道(34)上，向外侧打开小车壳体上盖(36)，可升降检测平台(4)带动检测系统(5)伸出外壳(3)，合上小车壳体上盖(36)；小车驱动机构的直流电机(13)通过减速器(14)驱动主动轮(11)运动，从动轮(10)随之运动；在运动的过程中，可升降检测平台(4)带动检测系统(5)在竖直方向的高度不断变化，从而使巡检小车能够采集带式输送机不同高度、不同部位的运行数据，所述的检测系统(5)采集带式输送机的图像、声音、烟雾及CO浓度数据；同时，超声波测距传感器(30)实时检测与前方的距离，当巡检路线上出现障碍物时，启动清障系统(1)将障碍物清除，避免小车与障碍物相撞；在完成巡检任务后，关闭驱动机构使小车停止，向外侧打开小车壳体上盖(36)，可升降检测平台(4)带动检测系统(5)缩至壳体(3)内部，合上小车壳体上盖(36)，利用提手(32)将小车挪离轨道(34)，结束巡检小车对带式输送机的巡检。