水泥庫由于水分滲透，庫壁粉料粘結(jié)可能形成大量結(jié)塊，庫底物料堆積難以排出，結(jié)塊帶來的容量減小以及庫底排放物料不暢等問題長(zhǎng)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(chǎng)上廣泛使用的水泥清倉機(jī)器人基本能夠滿足水泥庫清理要求，但在智能化、自動(dòng)化方面仍然存在欠缺。清倉機(jī)器人一般配備視覺監(jiān)控功能，用于監(jiān)測(cè)設(shè)備在水泥庫內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，避免設(shè)備與水泥庫壁發(fā)生劇烈撞擊，但從實(shí)際應(yīng)用來看，視覺監(jiān)測(cè)受揚(yáng)塵影響較大，清理過程中結(jié)塊脫落砸擊庫底水泥粉料，短時(shí)間內(nèi)可形成大量揚(yáng)塵，攝像頭無法準(zhǔn)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(jī)器人無法連續(xù)作業(yè)，嚴(yán)重影響清庫效率。針對(duì)上述問題，本文研究在機(jī)械臂末端安裝測(cè)距儀，用于監(jiān)測(cè)工作部末端與水泥庫庫壁的距離，從而在保護(hù)水泥庫及設(shè)備的同時(shí)精確清庫，獲取數(shù)字化數(shù)據(jù)，從而為實(shí)現(xiàn)清庫機(jī)器人連續(xù)化、自動(dòng)化、智能化工作研究奠定基礎(chǔ)。所以，本文主要對(duì)揚(yáng)塵環(huán)境下測(cè)距儀裝置的適用性進(jìn)行了試驗(yàn)?zāi)M研究。

水泥庫清庫作業(yè)時(shí)塊料脫落，在庫內(nèi)產(chǎn)生揚(yáng)塵（見圖1），視覺監(jiān)控難以獲取庫內(nèi)情況。對(duì)超聲波測(cè)距儀及紅外激光測(cè)距儀進(jìn)行了詳細(xì)研究。本次試驗(yàn)分別選用了手持激光測(cè)距儀及超聲波激光測(cè)距儀作為研究對(duì)象，驗(yàn)證揚(yáng)塵環(huán)境下測(cè)距儀裝置的適用性。試驗(yàn)選用P·C42.5號(hào)水泥，440mm×500mm箱體提供封閉環(huán)境。

無揚(yáng)塵環(huán)境下測(cè)距：試驗(yàn)前分別對(duì)測(cè)距儀進(jìn)行了無揚(yáng)塵環(huán)境測(cè)試，測(cè)試箱體內(nèi)壁距離440mm，測(cè)試結(jié)果見表1，無揚(yáng)塵影響下測(cè)距效果精確良好。

揚(yáng)塵環(huán)境下測(cè)距:試驗(yàn)準(zhǔn)備前將水泥置于箱體內(nèi)，邊側(cè)布置風(fēng)扇提供風(fēng)力，吹動(dòng)水泥形成養(yǎng)成環(huán)境，如圖2所示。風(fēng)扇向箱體內(nèi)吹風(fēng)1min后，保持運(yùn)轉(zhuǎn)分別測(cè)試激光測(cè)距儀及超聲波測(cè)距儀測(cè)距能力，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

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

風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)3min后，兩種測(cè)距儀測(cè)距數(shù)據(jù)如表3所示，可以看出靜置3min后，激光測(cè)距儀及超聲波測(cè)距儀均恢復(fù)測(cè)距能力，考慮水泥庫深度，實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要時(shí)間更長(zhǎng)。

根據(jù)上述情況，選用激光測(cè)距儀布置于清庫機(jī)器人機(jī)械臂前端，通過有線傳輸將測(cè)距儀測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸至工控平臺(tái)，機(jī)械臂前期伸長(zhǎng)階段采用液壓缸監(jiān)測(cè)機(jī)械臂伸縮長(zhǎng)度，激光測(cè)距儀監(jiān)測(cè)距離小于200mm時(shí)減緩機(jī)械臂伸出速度，直至監(jiān)測(cè)距離小于50mm，機(jī)械臂停止伸縮，以上動(dòng)作試車效果良好。

激光測(cè)距儀及超聲波測(cè)距儀在揚(yáng)塵環(huán)境下均受影響較大，但激光測(cè)距儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，該模擬揚(yáng)塵環(huán)境下穿透能力在200mm左右；超聲波測(cè)距儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)較大。應(yīng)用激光測(cè)距儀置于清庫機(jī)器人機(jī)械臂末端進(jìn)行測(cè)試，短距離監(jiān)測(cè)效果良好。因此，在復(fù)雜的揚(yáng)塵環(huán)境下，激光測(cè)距儀可用于短距離監(jiān)測(cè)。

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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