一、項(xiàng)目背景
礦山開采的是一種質(zhì)量不均勻的散狀物料，在質(zhì)量檢驗(yàn)的整個(gè)環(huán)節(jié)中，采樣誤差占80%，因此，采樣對物料質(zhì)量的檢驗(yàn)是至關(guān)重要的。如何實(shí)現(xiàn)在火車、汽車運(yùn)行中采樣、制樣、棄樣自動(dòng)化處理，取代傳統(tǒng)人工車皮采樣作業(yè)，利用先進(jìn)的智能化技術(shù)，智能判斷、動(dòng)態(tài)快速采樣，大大減少了安全隱患，提高采樣效率，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)產(chǎn)品指標(biāo)的可信度成為了迫在眉睫的問題。隨著智能礦山的穩(wěn)步推進(jìn)，圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人工業(yè)化的廣泛應(yīng)用，中礦冶金有限公司智能采樣機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。
二、傳統(tǒng)采樣機(jī)
傳統(tǒng)采樣方式包括：人工采樣、機(jī)械采樣和車載移動(dòng)式采制樣機(jī)。
人工采樣因人工操作引入的誤差較多，不易準(zhǔn)確按照國家機(jī)械化采樣標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的采樣布點(diǎn)進(jìn)行取樣，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，這使得機(jī)械采樣機(jī)開始在煤炭及相關(guān)行業(yè)普及。
機(jī)械采樣以固定式采樣機(jī)為主，包括門式采樣機(jī)、橋式采樣機(jī)等，雖然其采樣結(jié)果準(zhǔn)確，效率較高，但其具有對建設(shè)環(huán)境要求較高、一次性投資較大、不能大范圍移動(dòng)等一些客觀因素，制約了企業(yè)運(yùn)料、堆料方式，在許多礦山生產(chǎn)、銷售和使用企業(yè)。
車載移動(dòng)式采制樣機(jī)突破了傳統(tǒng)采樣工作的局限，具有移動(dòng)方便、操作簡單、控制方式多樣、可以實(shí)現(xiàn)部分?jǐn)嗝娌蓸?、破碎、縮分、集樣一體化，效率較高、采樣周期較短等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的人工采樣和固定式采樣相比，可“準(zhǔn)確、靈活、高效、省力”地對產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)采樣，具備用途廣泛、功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)先進(jìn)、操作方便、采制樣迅速等性能特點(diǎn)；但也存在汽車、火車人工采制樣效率低、誤差大、糾紛多等突出問題。
三、智能采樣機(jī)器人特點(diǎn)及原理
中礦冶金研發(fā)的采樣機(jī)器人，是利用人工智能軟件及六軸機(jī)器人相融合的技術(shù)。采樣機(jī)器人最鮮明的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)用靈活。傳統(tǒng)的機(jī)械式采樣設(shè)備結(jié)構(gòu)繁雜，執(zhí)行效率慢，尤其是傳統(tǒng)的火車采樣機(jī)、汽車采樣機(jī)價(jià)格高昂，工藝復(fù)雜。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，采樣工作必然要融入智能化元素。中礦冶金團(tuán)隊(duì)在采樣機(jī)器人領(lǐng)域持續(xù)研發(fā)，運(yùn)用人工智能技術(shù)，賦予機(jī)器人完美動(dòng)作，輕松完成各種采樣工作。
該設(shè)備是根據(jù)圖像識(shí)別智能采樣系統(tǒng)在可采樣區(qū)域內(nèi)隨機(jī)位置及深度選取，機(jī)器人操控其姿態(tài)到達(dá)采樣系統(tǒng)發(fā)送的隨機(jī)采樣點(diǎn)位置將材料抓取，并把材料可靠地夾緊，再由機(jī)器人移動(dòng)至放樣點(diǎn)位置，采樣臂再將材料全部卸至放樣點(diǎn)，機(jī)器人完成執(zhí)行動(dòng)作。
針對現(xiàn)場采樣實(shí)際情況,采樣裝置采用柔性萬向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，在3D空間均有移動(dòng)變形空間，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，便于機(jī)器人在移動(dòng)車廂里高速采樣。鉆探式采樣頭設(shè)計(jì)：采樣深度為200--800 可調(diào)，采樣重量5-10k可調(diào)；移動(dòng)過程不漏煤；全粒級(jí)采、卸自如；采樣粒度<100mm。
四、產(chǎn)品主要參數(shù)
取樣方式 按GB/T19494-2004標(biāo)準(zhǔn)“真隨機(jī)”自動(dòng)選點(diǎn)取樣，無人工干預(yù)。
采樣深度 0-800mm
最大采樣半徑 4500mm
最小采樣半徑50mm
采樣周期 ≤10s
標(biāo)稱最大粒度 100mm
采樣臂回轉(zhuǎn)角度 360º
級(jí)子樣量5- 10kg
五、產(chǎn)品優(yōu)勢
國標(biāo)采樣、無人值守。
復(fù)雜問題簡單化，傳統(tǒng)的機(jī)械采樣設(shè)備工藝非常復(fù)雜，環(huán)節(jié)重重，故障率高；機(jī)器人采樣簡單直接，做到最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
智能識(shí)別判斷：自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)、車廂號(hào)，自動(dòng)上桶、出桶、稱重、封裝、記錄，全程無人輔助。
采樣方式：動(dòng)態(tài)或靜態(tài)國標(biāo)隨機(jī)采樣。抓取式、鉆探式、插入式等多種可選。秒換采樣頭，一機(jī)變多機(jī)，不同物料自動(dòng)更換對應(yīng)快裝采樣頭，采樣隨機(jī)，全程無人干預(yù)。
布置靈活：路邊、路間、車載機(jī)器人均可。
采樣頭頂部設(shè)有1個(gè)集料口和2個(gè)棄料口，起到初級(jí)縮分的作用，可保證采取材料適量。
12V、380V電壓，動(dòng)力簡單。
六軸機(jī)器人執(zhí)行采樣動(dòng)作平穩(wěn)、快速、精確。
多傳感器檢測技術(shù)的應(yīng)用，保證采樣過程的安全性、精確性。
六、主要設(shè)備清單
礦山開采的是一種質(zhì)量不均勻的散狀物料，在質(zhì)量檢驗(yàn)的整個(gè)環(huán)節(jié)中，采樣誤差占80%，因此，采樣對物料質(zhì)量的檢驗(yàn)是至關(guān)重要的。如何實(shí)現(xiàn)在火車、汽車運(yùn)行中采樣、制樣、棄樣自動(dòng)化處理，取代傳統(tǒng)人工車皮采樣作業(yè)，利用先進(jìn)的智能化技術(shù)，智能判斷、動(dòng)態(tài)快速采樣，大大減少了安全隱患，提高采樣效率，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)產(chǎn)品指標(biāo)的可信度成為了迫在眉睫的問題。隨著智能礦山的穩(wěn)步推進(jìn)，圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人工業(yè)化的廣泛應(yīng)用，中礦冶金有限公司智能采樣機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。
二、傳統(tǒng)采樣機(jī)
傳統(tǒng)采樣方式包括：人工采樣、機(jī)械采樣和車載移動(dòng)式采制樣機(jī)。
人工采樣因人工操作引入的誤差較多，不易準(zhǔn)確按照國家機(jī)械化采樣標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的采樣布點(diǎn)進(jìn)行取樣，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，這使得機(jī)械采樣機(jī)開始在煤炭及相關(guān)行業(yè)普及。
機(jī)械采樣以固定式采樣機(jī)為主，包括門式采樣機(jī)、橋式采樣機(jī)等，雖然其采樣結(jié)果準(zhǔn)確，效率較高，但其具有對建設(shè)環(huán)境要求較高、一次性投資較大、不能大范圍移動(dòng)等一些客觀因素，制約了企業(yè)運(yùn)料、堆料方式，在許多礦山生產(chǎn)、銷售和使用企業(yè)。
車載移動(dòng)式采制樣機(jī)突破了傳統(tǒng)采樣工作的局限，具有移動(dòng)方便、操作簡單、控制方式多樣、可以實(shí)現(xiàn)部分?jǐn)嗝娌蓸?、破碎、縮分、集樣一體化，效率較高、采樣周期較短等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的人工采樣和固定式采樣相比，可“準(zhǔn)確、靈活、高效、省力”地對產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)采樣，具備用途廣泛、功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)先進(jìn)、操作方便、采制樣迅速等性能特點(diǎn)；但也存在汽車、火車人工采制樣效率低、誤差大、糾紛多等突出問題。
三、智能采樣機(jī)器人特點(diǎn)及原理
中礦冶金研發(fā)的采樣機(jī)器人，是利用人工智能軟件及六軸機(jī)器人相融合的技術(shù)。采樣機(jī)器人最鮮明的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)用靈活。傳統(tǒng)的機(jī)械式采樣設(shè)備結(jié)構(gòu)繁雜，執(zhí)行效率慢，尤其是傳統(tǒng)的火車采樣機(jī)、汽車采樣機(jī)價(jià)格高昂，工藝復(fù)雜。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，采樣工作必然要融入智能化元素。中礦冶金團(tuán)隊(duì)在采樣機(jī)器人領(lǐng)域持續(xù)研發(fā)，運(yùn)用人工智能技術(shù)，賦予機(jī)器人完美動(dòng)作，輕松完成各種采樣工作。
該設(shè)備是根據(jù)圖像識(shí)別智能采樣系統(tǒng)在可采樣區(qū)域內(nèi)隨機(jī)位置及深度選取，機(jī)器人操控其姿態(tài)到達(dá)采樣系統(tǒng)發(fā)送的隨機(jī)采樣點(diǎn)位置將材料抓取，并把材料可靠地夾緊，再由機(jī)器人移動(dòng)至放樣點(diǎn)位置，采樣臂再將材料全部卸至放樣點(diǎn)，機(jī)器人完成執(zhí)行動(dòng)作。
針對現(xiàn)場采樣實(shí)際情況,采樣裝置采用柔性萬向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，在3D空間均有移動(dòng)變形空間，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，便于機(jī)器人在移動(dòng)車廂里高速采樣。鉆探式采樣頭設(shè)計(jì)：采樣深度為200--800 可調(diào)，采樣重量5-10k可調(diào)；移動(dòng)過程不漏煤；全粒級(jí)采、卸自如；采樣粒度<100mm。
四、產(chǎn)品主要參數(shù)
取樣方式 按GB/T19494-2004標(biāo)準(zhǔn)“真隨機(jī)”自動(dòng)選點(diǎn)取樣，無人工干預(yù)。
采樣深度 0-800mm
最大采樣半徑 4500mm
最小采樣半徑50mm
采樣周期 ≤10s
標(biāo)稱最大粒度 100mm
采樣臂回轉(zhuǎn)角度 360º
級(jí)子樣量5- 10kg
五、產(chǎn)品優(yōu)勢
國標(biāo)采樣、無人值守。
復(fù)雜問題簡單化，傳統(tǒng)的機(jī)械采樣設(shè)備工藝非常復(fù)雜，環(huán)節(jié)重重，故障率高；機(jī)器人采樣簡單直接，做到最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
智能識(shí)別判斷：自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)、車廂號(hào)，自動(dòng)上桶、出桶、稱重、封裝、記錄，全程無人輔助。
采樣方式：動(dòng)態(tài)或靜態(tài)國標(biāo)隨機(jī)采樣。抓取式、鉆探式、插入式等多種可選。秒換采樣頭，一機(jī)變多機(jī)，不同物料自動(dòng)更換對應(yīng)快裝采樣頭，采樣隨機(jī)，全程無人干預(yù)。
布置靈活：路邊、路間、車載機(jī)器人均可。
采樣頭頂部設(shè)有1個(gè)集料口和2個(gè)棄料口，起到初級(jí)縮分的作用，可保證采取材料適量。
12V、380V電壓，動(dòng)力簡單。
六軸機(jī)器人執(zhí)行采樣動(dòng)作平穩(wěn)、快速、精確。
多傳感器檢測技術(shù)的應(yīng)用，保證采樣過程的安全性、精確性。
六、主要設(shè)備清單
| 序號(hào) | 設(shè)備名稱 | 型號(hào)規(guī)格 | 數(shù)量 | 單位 |
| 1 | 六軸采樣機(jī)器人 | PRCS-01 導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)及線纜 | 1 | 臺(tái) |
| 2 | 自動(dòng)快裝采樣臂 | PRCS-02/03 精煤/混煤/原煤 | 2 | 件 |
| 3 | PLC控制柜 | PRCS-K01 | 1 | 臺(tái) |
| 4 | 低壓配電柜 | PRCS-P01 | 2 | 臺(tái) |
| 5 | 操 控 臺(tái) | TH15 觸摸屏+柜+桌椅 | 1 | 臺(tái) |
| 6 | 智能控制軟件 | PRCS V1.2釆制樣軟件 | 1 | 套 |
| 7 | 圖像識(shí)別系統(tǒng) | ZTKC127 | 1 | 套 |
| 8 | 測距傳感器 | P+F 量程＞5m | 2 | 臺(tái) |
| 9 | 車輛管理系統(tǒng) | 車號(hào)識(shí)別+閘機(jī)、信號(hào)燈等 | 1 | 套 |
| 10 | 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控 | ?？稻W(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，6 攝像頭+硬盤錄像+55'電視 | 1 | 套 |
| 11 | 工 控 機(jī) |
I7-11700/16G/1T /DVD/32 寸 LCD |
1 | 臺(tái) |
| 12 | 全自動(dòng)制樣系統(tǒng) | 破碎、縮分、集樣、棄樣等 | 1 | 套 |
