熟料散裝無人化發(fā)運系統(tǒng)設計

李艷軍（安徽海螺中南智能機器人有限責任公司，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

熟料是水泥生產(chǎn)中形成的主要的半成品，也是水泥生產(chǎn)企業(yè)對外銷售的主要產(chǎn)品之一，熟料散裝是熟料發(fā)運銷售的主要形式[1]。目前熟料散裝裝車的對象一般為汽車、火車和船舶，熟料汽車運輸在短距離熟料發(fā)運中占有較大優(yōu)勢，在當前水泥生產(chǎn)企業(yè)中應用廣泛]2]。目前水泥廠的熟料散裝汽車發(fā)運，主要是現(xiàn)場人員手工放料，配合司機挪動車輛來實現(xiàn)熟料裝車，裝車效率低，現(xiàn)場工況惡劣，浮灰揚塵大[3]。隨著水泥行業(yè)逐步邁向自動化、智能化，實現(xiàn)熟料散裝發(fā)運的自動化智能化裝車，提高裝車效率和收塵效果，降低人員投入也成為了水泥生產(chǎn)企業(yè)所追求的目標。

1 當前熟料散裝現(xiàn)狀

當前，熟料散裝汽車發(fā)運，主要由操作員及司機配合完成。駕駛員駕駛散裝車進入廠區(qū)，完成制卡后將車行駛至熟料發(fā)運工位，并在操作員的引導下，將散裝車停放在合理位置。駕駛員下車刷卡，操作員下放伸縮溜筒啟動放料，駕駛員在操作員的指揮下移動車輛，直至車廂裝滿后伸縮溜筒提升，完成熟料裝車。在裝車過程中，操作員將落料溜筒盡可能貼近車廂板，以減小揚塵。隨著水泥廠對環(huán)保越來越重視，散裝頭落料點揚塵的控制變得越來越嚴格。由于裝車過程由人工控制，經(jīng)驗性因素影響較大，對精準裝車的實現(xiàn)產(chǎn)生較大干擾。同時由于駕駛員停車定位及人員操作的影響，熟料裝車的效率難以得到提升。操作人員在粉塵環(huán)境下工作，塵肺等職業(yè)病對人員的身體健康造成較大的威脅。

當前熟料散裝無人化裝車，主要是車輛移動式裝車，利用平移軌道車來實現(xiàn)。散裝車行駛至平移軌道車上，利用平板車前后移動，從固定落料點進行裝車。這種裝車方式的地面軌道車行程較長（約30 m），對地面基礎的改動量較大，載荷要求較高，不適用于現(xiàn)有熟料庫的改造。

2 熟料散裝無人化發(fā)運系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)組成

熟料散裝無人化發(fā)運系統(tǒng)是利用正反轉送料皮帶從固定落料口接料，利用軌道車左右移動，從送料皮帶兩端落料，通過伸縮溜筒放料從車廂前后位置分別往中間分別裝車。相比于車輛移動式裝車，大幅縮短了軌道行程（約19m），對地面基礎的改動量較小。熟料散裝無人化發(fā)運系統(tǒng)主要包括自動裝車裝置及控制與信息化系統(tǒng)。系統(tǒng)的空間布置示意圖見圖1。

圖1 熟料散裝無人化發(fā)運系統(tǒng)空間布置示意圖

2.2 自動裝車裝置

自動裝車裝置主要包括鋼構基礎、軌道車、送料皮帶、落料溜筒、溜筒卷揚裝置、收塵裝置等。其中送料皮帶安裝在軌道車上，落料溜筒分別安裝在落料皮帶的首部和尾部，通過皮帶正反轉送料，實現(xiàn)兩端落料；溜筒卷揚裝置利用電機控制落料溜筒的高度，以控制揚塵；收塵裝置除了從固定落料口收塵外，還利用軟管從前后伸縮落料溜筒處收塵。落料及收塵溜筒采用多節(jié)溜筒組合而成，有效保證了車輛通行高度。自動裝車裝置安裝在鋼構基礎上，下方預留散裝車通過的空間，車輛停止到位后刷卡啟動裝車。自動裝車裝置及相關設備的結構示意圖見圖2～4。

圖2 自動裝車裝置結構示意圖

圖3 接料輸送裝置示意圖

圖4 伸縮落料及收塵溜筒結構示意圖

2.3 控制與信息化系統(tǒng)

控制與信息化系統(tǒng)用于對熟料散裝無人化裝車進行控制，主要包括車廂掃描定位系統(tǒng)、自動裝車系統(tǒng)、語音呼叫系統(tǒng)、大屏顯示系統(tǒng)等。語音呼叫系統(tǒng)用于引導駕駛員進入設定的發(fā)運車道，同時引導駕駛員將散裝車停放在合適位置，大屏顯示系統(tǒng)用于實時顯示發(fā)運信息。熟料散裝無人化發(fā)運系統(tǒng)的流程圖見圖5。

圖5 熟料散裝無人化發(fā)運系統(tǒng)流程圖

（1）車廂掃描定位系統(tǒng)。車廂定位掃描系統(tǒng)用于對散裝車的車廂進行定位掃描，車輛停放至合適位置后，啟動車廂掃描（見圖6）。車廂定位掃描系統(tǒng)利用3D激光隨軌道車左右移動，采集車輛及車廂的信息，并導入至裝車系統(tǒng)中進行裝車路徑規(guī)劃。

圖6 車廂掃描定位系統(tǒng)示意圖

（2）自動裝車系統(tǒng)。自動裝車系統(tǒng)主要完成裝車路徑規(guī)劃，并控制軌道車的左右移動、溜筒的升降高度、物料高度檢測、送料皮帶的轉動、收塵裝置的開閉等，對整個裝車過程實現(xiàn)閉環(huán)控制。其中裝車路徑規(guī)劃系統(tǒng)根據(jù)載重量、車廂尺寸、熟料容重（約1.5t/m3）、修止角（約32°）、停車相對位置、送料皮帶轉速、軌道車移動速度、熟料裝車高度等，控制熟料庫的放料閥及軌道車的移動距離，進而實現(xiàn)精準化及自動化裝車，見圖7。

圖7 自動裝車系統(tǒng)示意圖

3 結語

熟料散裝無人化發(fā)運系統(tǒng)利用正反轉送料皮帶從固定落料口接料，從送料皮帶兩端落料，利用軌道車左右移動，通過伸縮溜筒放料從車廂前后位置分別往中間分別裝車。這種自動化、智能化的精準裝車方式，大大減少了軌道車的移動距離，對于老舊熟料庫的自動化改造尤為適用。同時新熟料庫建設時，在二層做平臺化設計，這種熟料散裝無人化發(fā)運方式將會更高效便捷。