本發(fā)明屬于輸送機(jī)卸料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種皮帶輸送機(jī)卸料小車的定位裝置及定位方法。

背景技術(shù)：

皮帶輸送機(jī)卸料小車是礦山礦石緩沖倉的下料裝置，由于卸料小車是移動(dòng)裝置，并且存在活動(dòng)空間廣，粉塵大、電磁干擾嚴(yán)重等情況，一直沒有有效的距離測量裝置，從而導(dǎo)致下料依靠操作工人控制，料倉布礦不合理，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，容易造成矽肺等職業(yè)病。此外，還存在以下缺點(diǎn)：

(1)手動(dòng)控制卸料小車，致使料倉布礦不合理，容易發(fā)生料倉拉空或壓礦事故。

(2)操作人員觀察料倉料位時(shí)容易被皮帶輸送機(jī)卷傷，或被卸料小車撞傷，卸料小車還經(jīng)常出現(xiàn)出軌等安全事故。

(3)無法遠(yuǎn)程監(jiān)控，更無法與plc行車控制系統(tǒng)集成，形成自動(dòng)布料系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種對皮帶卸料小車進(jìn)行精確定位的定位裝置和定位方法，從而進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或者接入plc行車控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，提高生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的皮帶輸送機(jī)卸料小車的定位裝置，其特征在于包括錨節(jié)點(diǎn)a，錨節(jié)點(diǎn)b，標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)，與此標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)相連接的無線數(shù)據(jù)傳輸rf433模塊ii，與此無線數(shù)據(jù)傳輸rf433模塊ii相連接的控制系統(tǒng)，所述的錨節(jié)點(diǎn)a、錨節(jié)點(diǎn)b分別與所述的標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)完成測距，經(jīng)過空間定位算法后，計(jì)算出卸料小車的位置，并將定位結(jié)果通過無線數(shù)據(jù)傳輸rf433模塊ii無線傳送到控制系統(tǒng)。

所述的錨節(jié)點(diǎn)a和錨節(jié)點(diǎn)b均包括dw1000定位芯片、stm32微處理器和電源轉(zhuǎn)換模塊。

所述的標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)包括dw1000定位芯片、stm32微處理器、電源轉(zhuǎn)換模塊和無線數(shù)據(jù)傳輸rf433模塊i。

所述的控制系統(tǒng)為pc機(jī)或者plc行車控制系統(tǒng)。

所述的錨節(jié)點(diǎn)a、錨節(jié)點(diǎn)b分別與所述的標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的測距均通過無載波通信進(jìn)行測距。

一種利用皮帶輸送機(jī)卸料小車的定位裝置的定位方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：錨節(jié)點(diǎn)a和錨節(jié)點(diǎn)b與標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)間采用基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間(timeofarrival，toa)的距離測量方法；

步驟二：對步驟一得到的距離進(jìn)行均值濾波，提高測距精度；

步驟三：以傳送帶為x軸，垂直于傳送帶為y軸，建立空間坐標(biāo)系，對步驟二得到的距離結(jié)合建立的空間坐標(biāo)系，計(jì)算得到標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；

步驟四：對步驟三得到的定位結(jié)果采用卡爾曼濾波，以提高定位精度。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的皮帶輸送機(jī)卸料小車的定位裝置可以實(shí)現(xiàn)對皮帶輸送機(jī)卸料小車的精確定位，解決由于皮帶輸送機(jī)下料依靠操作工人觀察料倉料位控制下料而導(dǎo)致的料倉布礦不合理、工人容易被皮帶輸送機(jī)卷傷，被卸料小車撞傷，卸料小車出軌等安全事故；由于采用無載波通信技術(shù)測距和無線數(shù)據(jù)傳輸，具有抗粉塵干擾能力強(qiáng)，測量精度高、低功耗、低成本、高可靠性等特點(diǎn)，特別適合安裝在不方便布線、粉塵多的皮帶輸送機(jī)卸料小車上使用，快速的確定卸料小車的空間位置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的定位原理圖。

圖2為本發(fā)明的定位算法流程圖。

圖3為本發(fā)明的toa測距原理圖。

圖4為本發(fā)明的定位算法原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1、2、3和4所示，本發(fā)明的皮帶輸送機(jī)卸料小車的定位裝置，其特征在于包括錨節(jié)點(diǎn)a1，錨節(jié)點(diǎn)b2，標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)3，與此標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)3相連接的無線數(shù)據(jù)傳輸rf433模塊ii5，與此無線數(shù)據(jù)傳輸rf433模塊ii5相連接的控制系統(tǒng)8，所述的錨節(jié)點(diǎn)a1、錨節(jié)點(diǎn)b2分別與所述的標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)3完成測距，經(jīng)過空間定位算法后，計(jì)算出卸料小車6的位置，并將定位結(jié)果通過無線數(shù)據(jù)傳輸rf433模塊ii5無線傳送到控制系統(tǒng)8。

所述的錨節(jié)點(diǎn)a1和錨節(jié)點(diǎn)b2均包括dw1000定位芯片、stm32微處理器和電源轉(zhuǎn)換模塊。

所述的標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)3包括dw1000定位芯片、stm32微處理器、電源轉(zhuǎn)換模塊和無線數(shù)據(jù)傳輸rf433模塊i4。

所述的控制系統(tǒng)8為pc機(jī)或者plc行車控制系統(tǒng)。

所述的錨節(jié)點(diǎn)a1、錨節(jié)點(diǎn)b2分別與所述的標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)3的測距均通過無載波通信進(jìn)行測距。

一種利用皮帶輸送機(jī)卸料小車的定位裝置的定位方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：錨節(jié)點(diǎn)a1和錨節(jié)點(diǎn)b2與標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)3間采用基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間(timeofarrival，toa)的距離測量方法；

步驟二：對步驟一得到的距離進(jìn)行均值濾波，提高測距精度；

步驟三：以傳送帶為x軸，垂直于傳送帶為y軸，建立空間坐標(biāo)系，對步驟二得到的距離結(jié)合建立的空間坐標(biāo)系，計(jì)算得到標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)3的坐標(biāo)；

步驟四：對步驟三得到的定位結(jié)果采用卡爾曼濾波，以提高定位精度。

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的皮帶輸送機(jī)卸料小車定位原理圖。

如圖1所示，在皮帶輸送機(jī)7上方安裝錨節(jié)點(diǎn)a1和錨節(jié)點(diǎn)b2，在活動(dòng)的卸料小車6上安裝標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)3，兩個(gè)錨節(jié)點(diǎn)1和2與標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)3完成測距，標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)3根據(jù)接收到的距離信息完成定位由無線數(shù)據(jù)傳輸rf433模塊i4發(fā)出信號(hào)，并將定位數(shù)據(jù)發(fā)送給無線數(shù)據(jù)傳輸rf433模塊ii5，無線數(shù)據(jù)傳輸rf433模塊ii5將信息傳送到控制系統(tǒng)8的pc機(jī)或plc行車控制系統(tǒng)上。

微處理器對采集到的距離數(shù)據(jù)，即標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)3接收到的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，以得到卸料小車6的定位數(shù)據(jù)；本發(fā)明中的定位方法算法流程如圖2所示，包括以下步驟：

步驟一，錨節(jié)點(diǎn)a1和錨節(jié)點(diǎn)b2與標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)3間采用無線測量基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間(timeofarrival，toa)的距離測量方法，其工作原理如圖3所示；tag和anchor為進(jìn)行toa測距的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)；t1為tag向anchor發(fā)送rangingdata的時(shí)刻；t2為anchor收到rangingdata的時(shí)刻；t3為anchor向tag發(fā)送ack的時(shí)刻；t4為tag收到ack的時(shí)刻；tag和anchor通過本地時(shí)鐘分別測量的時(shí)間長度，計(jì)算出信號(hào)在兩個(gè)設(shè)備之間的傳輸時(shí)間；

其中，c為光速。

步驟二，對測距結(jié)果進(jìn)行均值濾波，采用鄰域平均法；

步驟三，假設(shè)傳送帶為x軸，標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)3在x軸上移動(dòng)，已知有兩個(gè)錨節(jié)點(diǎn)anchora(xa，ya)和anchorb(xb，yb)，未知標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)tag(x，0)，anchora到tag的測得的距離為disa，位于x軸且距離anchora為disa的點(diǎn)為x1和x2；anchorb到tag的測得的距離為disb，位于x軸且距離anchora為disb的點(diǎn)為x3和x4；

找出差值最小的兩個(gè)點(diǎn)，

|xa-xb|＝min(|x1-x3|，|x2-x3|，|x2-x4|)

求兩個(gè)點(diǎn)的平均值即為標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的橫坐標(biāo)值；

步驟四，對定位結(jié)果采用卡爾曼濾波，以提高定位精度。

本發(fā)明的皮帶輸送機(jī)卸料小車的定位裝置可以實(shí)現(xiàn)對皮帶輸送機(jī)7上卸料小車6的精確定位，解決由于皮帶輸送機(jī)7下料依靠操作工人觀察料倉料位控制下料而導(dǎo)致的料倉布礦不合理、工人容易被皮帶輸送機(jī)7卷傷，被卸料小車6撞傷，卸料小車6出軌等安全事故；由于采用無載波通信技術(shù)測距和無線數(shù)據(jù)傳輸，具有抗粉塵干擾能力強(qiáng)，測量精度高、低功耗、低成本、高可靠性等特點(diǎn)，特別適合安裝在不方便布線、粉塵多的皮帶輸送機(jī)卸料小車6上使用，快速的確定卸料小車6的空間位置。