水泥庫由于水分滲透，庫壁粉料粘結可能形成大量結塊，庫底物料堆積難以排出，結塊帶來的容量減小以及庫底排放物料不暢等問題長期困擾水泥廠，因此水泥庫清庫工作是不可避免的。

目前市場上廣泛使用的水泥清倉機器人基本能夠滿足水泥庫清理要求，但在智能化、自動化方面仍然存在欠缺。清倉機器人一般配備視覺監控功能，用于監測設備在水泥庫內的運轉情況，避免設備與水泥庫壁發生劇烈撞擊，但從實際應用來看，視覺監測受揚塵影響較大，清理過程中結塊脫落砸擊庫底水泥粉料，短時間內可形成大量揚塵，攝像頭無法準確觀察工作部末端與水泥庫壁的距離，需靜置4h以上才可清晰觀察，清庫機器人無法連續作業，嚴重影響清庫效率。針對上述問題，本文研究在機械臂末端安裝測距儀，用于監測工作部末端與水泥庫庫壁的距離，從而在保護水泥庫及設備的同時精確清庫，獲取數字化數據，從而為實現清庫機器人連續化、自動化、智能化工作研究奠定基礎。所以，本文主要對揚塵環境下測距儀裝置的適用性進行了試驗模擬研究。

水泥庫清庫作業時塊料脫落，在庫內產生揚塵（見圖1），視覺監控難以獲取庫內情況。對超聲波測距儀及紅外激光測距儀進行了詳細研究。本次試驗分別選用了手持激光測距儀及超聲波激光測距儀作為研究對象，驗證揚塵環境下測距儀裝置的適用性。試驗選用P·C42.5號水泥，440mm×500mm箱體提供封閉環境。

無揚塵環境下測距：試驗前分別對測距儀進行了無揚塵環境測試，測試箱體內壁距離440mm，測試結果見表1，無揚塵影響下測距效果精確良好。

揚塵環境下測距:試驗準備前將水泥置于箱體內，邊側布置風扇提供風力，吹動水泥形成養成環境，如圖2所示。風扇向箱體內吹風1min后，保持運轉分別測試激光測距儀及超聲波測距儀測距能力，測試結果如表2所示。

從表2中可以看出，激光測距儀在該揚塵環境下穿透能力為200mm左右，但跳動性不大。超聲波測距儀結果受揚塵環境影響跳動行較大。所以，在揚塵環境下激光測距可用于短距離測距使用，而超聲波測距儀無法良好使用。

風扇停止運轉3min后，兩種測距儀測距數據如表3所示，可以看出靜置3min后，激光測距儀及超聲波測距儀均恢復測距能力，考慮水泥庫深度，實際應用時需要時間更長。

根據上述情況，選用激光測距儀布置于清庫機器人機械臂前端，通過有線傳輸將測距儀測量數據傳輸至工控平臺，機械臂前期伸長階段采用液壓缸監測機械臂伸縮長度，激光測距儀監測距離小于200mm時減緩機械臂伸出速度，直至監測距離小于50mm，機械臂停止伸縮，以上動作試車效果良好。

激光測距儀及超聲波測距儀在揚塵環境下均受影響較大，但激光測距儀監測數據較為穩定，該模擬揚塵環境下穿透能力在200mm左右；超聲波測距儀監測數據波動較大。應用激光測距儀置于清庫機器人機械臂末端進行測試，短距離監測效果良好。因此，在復雜的揚塵環境下，激光測距儀可用于短距離監測。

作者：周雷

所屬：唐山冀東裝備工程股份有限公司

來源：《水泥工程》

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