CN109778942A - 一种露天矿电铲对中控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种露天矿电铲对中控制系统及方法，系统包括卡车车型识别单元、卡车停车位置投影标定单元、电铲铲斗空间定位单元及上位机；卡车车型识别单元包括车型识别相机，上位机内建立有卡车车型数据库、嵌装有深度学习程序，卡车停车位置投影标定单元包括投影仪及投影仪位置调整架，电铲铲斗空间定位单元包括三维成像双CCD相机。方法为：铲斗移至落料区；卡车驶入落料区，通过车型识别相机获取车斗轮廓图像，通过图像匹配获取车斗样式；调整投影仪与铲斗距离，通过投影仪投射出卡车顶靠线和卡车后轮位置标定线，按线停靠卡车；将卡车与铲斗进行对中；通过三维成像双CCD相机对铲斗进行空间定位，通过深度学习训练过程识别料堆轮廓线，保证装煤效率最大化。

Description

一种露天矿电铲对中控制系统及方法

技术领域

本发明属于露天矿开采技术领域，特别是涉及一种露天矿电铲对中控制系统及方法。

背景技术

对于采用单斗-卡车工艺的大型露天矿山，电铲是主要生产设备，电铲效率的高低，不但影响采装成本，同时也会影响穿爆、运输和排土环节的生产成本。而影响电铲效率的因素众多，且部分因素与因素之间也存在相互影响，主要的影响因素包括车铲匹配、装车方式、工作面参数、管理系统等。

电铲装载一斗的循环时间包括挖掘时间、重载回转时间、卸载时间和空载回转时间。实践表明，不论采用何种装车和卡车入换方式，卸载时间占电铲装载总时间比重都非常大，有时甚至需要2-3次卡车入换。

目前，一些露天矿山正在尝试采用全新技术来实现卡车定位，这些新技术包括基于光电传感器或光反射原理进行卡车定位、采用GPS技术进行卡车定位、激光扫描测距技术卡车定位等。

但是，采用上述几种新技术进行卡车定位，始终无法有效解决准确定位、卡车偏移等问题，也就无法真正指导电铲吊具进行快速准确的操作。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种露天矿电铲对中控制系统及方法，能够有效解决准确定位、卡车偏移等问题，能够指导电铲吊具进行快速准确的操作，最大限度的发挥挖掘机与卡车的使用效率，减少非生产停留时间，对提高经济效益有着重要的意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种露天矿电铲对中控制系统，包括卡车车型识别单元、卡车停车位置投影标定单元、电铲铲斗空间定位单元及上位机；所述卡车车型识别单元包括车型识别相机，所述车型识别相机位于电铲铲斗上方，通过车型识别相机对卡车车斗的轮廓图像进行获取；在所述上位机内建立有卡车车型数据库，所述车型识别相机获取的卡车车斗轮廓图像用于与卡车车型数据库进行图像匹配，通过图像匹配过程得到卡车车斗的实际样式；所述卡车停车位置投影标定单元包括投影仪及投影仪位置调整架，所述投影仪位置调整架安装在电铲悬臂上，所述投影仪安装在投影仪位置调整架上，通过投影仪在地面上投射出卡车顶靠线和卡车后轮位置标定线，卡车司机以卡车顶靠线和卡车后轮位置标定线为依据对卡车位置进行调整；所述电铲铲斗空间定位单元包括三维成像双CCD相机，所述三维成像双CCD相机安装在电铲悬臂顶部的天轮下方，通过三维成像双CCD相机对电铲铲斗的空间位置进行实时定位；所述上位机内嵌装有深度学习程序，通过深度学习程序的训练过程对卡车车斗内的料堆轮廓线进行识别，利用当前的料堆轮廓线与卡车车斗的相对位置关系判断电铲铲斗的落料位置，电铲驾驶员根据判断结果控制电铲铲斗进行移动；在电铲驾驶室内设有显示屏，所述三维成像双CCD相机获取的图像实时传输至显示屏，通过显示屏实时显示电铲铲斗和卡车的实时位置。

一种露天矿电铲对中控制方法，采用了所述的露天矿电铲对中控制系统，包括如下步骤：

步骤一：控制电铲铲斗完成铲煤动作，再将完成铲煤动作的电铲铲斗移动到落料区；

步骤二：将卡车驶入落料区，通过车型识别相机对卡车车斗的轮廓图像进行获取，再将获取的卡车车斗轮廓图像与卡车车型数据库进行图像匹配，直到获取卡车车斗的实际样式；

步骤三：自动调整投影仪与电铲铲斗的距离，再通过投影仪在地面上投射出卡车顶靠线和卡车后轮位置标定线，并引导卡车司机按线停靠卡车；

步骤四：在按线停靠卡车的过程中，卡车司机需要不断调整卡车位置，直到卡车的中心线与电铲铲斗的回转轴线保持对中；

步骤五：通过三维成像双CCD相机对电铲铲斗的空间位置进行实时定位，以保证电铲铲斗内的煤料能够落到卡车的中心线上；

步骤六：通过深度学习程序的训练过程来识别卡车车斗内的料堆轮廓线，利用当前的料堆轮廓线与卡车车斗的相对位置关系判断电铲铲斗的落料位置，电铲驾驶员根据判断结果控制电铲铲斗进行移动，以保证装煤效率的最大化；

步骤七：当电铲铲斗完成卸料后，将卡车驶出落料区。

本发明的有益效果：

本发明的露天矿电铲对中控制系统及方法，能够有效解决准确定位、卡车偏移等问题，能够指导电铲吊具进行快速准确的操作，最大限度的发挥挖掘机与卡车的使用效率，减少非生产停留时间，对提高经济效益有着重要的意义。

附图说明

图1为本发明的一种露天矿电铲对中控制系统的结构示意图；

图中，1—电铲铲斗，2—卡车车斗，3—投影仪，4—电铲悬臂，5—三维成像双CCD相机，6—天轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，一种露天矿电铲对中控制系统，包括卡车车型识别单元、卡车停车位置投影标定单元、电铲铲斗空间定位单元及上位机；所述卡车车型识别单元包括车型识别相机，所述车型识别相机位于电铲铲斗1上方，通过车型识别相机对卡车车斗2的轮廓图像进行获取；在所述上位机内建立有卡车车型数据库，所述车型识别相机获取的卡车车斗2轮廓图像用于与卡车车型数据库进行图像匹配，通过图像匹配过程得到卡车车斗2的实际样式；所述卡车停车位置投影标定单元包括投影仪3及投影仪位置调整架，所述投影仪位置调整架安装在电铲悬臂4上，所述投影仪3安装在投影仪位置调整架上，通过投影仪3在地面上投射出卡车顶靠线和卡车后轮位置标定线，卡车司机以卡车顶靠线和卡车后轮位置标定线为依据对卡车位置进行调整；所述电铲铲斗空间定位单元包括三维成像双CCD相机5，所述三维成像双CCD相机5安装在电铲悬臂4顶部的天轮6下方，通过三维成像双CCD相机5对电铲铲斗1的空间位置进行实时定位；所述上位机内嵌装有深度学习程序，通过深度学习程序的训练过程对卡车车斗2内的料堆轮廓线进行识别，利用当前的料堆轮廓线与卡车车斗2的相对位置关系判断电铲铲斗1的落料位置，电铲驾驶员根据判断结果控制电铲铲斗1进行移动；在电铲驾驶室内设有显示屏，所述三维成像双CCD相机5获取的图像实时传输至显示屏，通过显示屏实时显示电铲铲斗1和卡车的实时位置。

一种露天矿电铲对中控制方法，采用了所述的露天矿电铲对中控制系统，包括如下步骤：

步骤一：控制电铲铲斗1完成铲煤动作，再将完成铲煤动作的电铲铲斗1移动到落料区；

步骤二：将卡车驶入落料区，通过车型识别相机对卡车车斗2的轮廓图像进行获取，再将获取的卡车车斗2轮廓图像与卡车车型数据库进行图像匹配，直到获取卡车车斗2的实际样式；

步骤三：自动调整投影仪3与电铲铲斗1的距离，再通过投影仪3在地面上投射出卡车顶靠线和卡车后轮位置标定线，并引导卡车司机按线停靠卡车；

步骤四：在按线停靠卡车的过程中，卡车司机需要不断调整卡车位置，直到卡车的中心线与电铲铲斗1的回转轴线保持对中；

步骤五：通过三维成像双CCD相机5对电铲铲斗1的空间位置进行实时定位，以保证电铲铲斗1内的煤料能够落到卡车的中心线上；为了让煤料尽可能的落到卡车的中心线上，可以建立一个坐标系，通过建立的坐标系来判断卡车中心线的位置，因为在电铲铲斗1卸料过程中，电铲铲斗1的回转轴线与卡车的中心线对中状态是保持不变的，因此可以将电铲铲斗1的回转轴线作为基准并建立一个空间坐标系，从而便可以很容易的确定卡车车斗2中心线上在该空间坐标系中的所有点的位置；

步骤六：通过深度学习程序的训练过程来识别卡车车斗2内的料堆轮廓线，利用当前的料堆轮廓线与卡车车斗2的相对位置关系判断电铲铲斗1的落料位置，电铲驾驶员根据判断结果控制电铲铲斗1进行移动，以保证装煤效率的最大化；

步骤七：当电铲铲斗1完成卸料后，将卡车驶出落料区。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种露天矿电铲对中控制系统，其特征在于：包括卡车车型识别单元、卡车停车位置投影标定单元、电铲铲斗空间定位单元及上位机；所述卡车车型识别单元包括车型识别相机，所述车型识别相机位于电铲铲斗上方，通过车型识别相机对卡车车斗的轮廓图像进行获取；在所述上位机内建立有卡车车型数据库，所述车型识别相机获取的卡车车斗轮廓图像用于与卡车车型数据库进行图像匹配，通过图像匹配过程得到卡车车斗的实际样式；所述卡车停车位置投影标定单元包括投影仪及投影仪位置调整架，所述投影仪位置调整架安装在电铲悬臂上，所述投影仪安装在投影仪位置调整架上，通过投影仪在地面上投射出卡车顶靠线和卡车后轮位置标定线，卡车司机以卡车顶靠线和卡车后轮位置标定线为依据对卡车位置进行调整；所述电铲铲斗空间定位单元包括三维成像双CCD相机，所述三维成像双CCD相机安装在电铲悬臂顶部的天轮下方，通过三维成像双CCD相机对电铲铲斗的空间位置进行实时定位；所述上位机内嵌装有深度学习程序，通过深度学习程序的训练过程对卡车车斗内的料堆轮廓线进行识别，利用当前的料堆轮廓线与卡车车斗的相对位置关系判断电铲铲斗的落料位置，电铲驾驶员根据判断结果控制电铲铲斗进行移动；在电铲驾驶室内设有显示屏，所述三维成像双CCD相机获取的图像实时传输至显示屏，通过显示屏实时显示电铲铲斗和卡车的实时位置。

2.一种露天矿电铲对中控制方法，采用了权利要求1所述的露天矿电铲对中控制系统，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：控制电铲铲斗完成铲煤动作，再将完成铲煤动作的电铲铲斗移动到落料区；

步骤二：将卡车驶入落料区，通过车型识别相机对卡车车斗的轮廓图像进行获取，再将获取的卡车车斗轮廓图像与卡车车型数据库进行图像匹配，直到获取卡车车斗的实际样式；

步骤三：自动调整投影仪与电铲铲斗的距离，再通过投影仪在地面上投射出卡车顶靠线和卡车后轮位置标定线，并引导卡车司机按线停靠卡车；

步骤四：在按线停靠卡车的过程中，卡车司机需要不断调整卡车位置，直到卡车的中心线与电铲铲斗的回转轴线保持对中；

步骤五：通过三维成像双CCD相机对电铲铲斗的空间位置进行实时定位，以保证电铲铲斗内的煤料能够落到卡车的中心线上；

步骤六：通过深度学习程序的训练过程来识别卡车车斗内的料堆轮廓线，利用当前的料堆轮廓线与卡车车斗的相对位置关系判断电铲铲斗的落料位置，电铲驾驶员根据判断结果控制电铲铲斗进行移动，以保证装煤效率的最大化；

步骤七：当电铲铲斗完成卸料后，将卡车驶出落料区。