[发明专利]一种车载籽料的随机自动采样装置及采样方法

权利要求书

1.一种车载籽料的随机自动采样装置，其特征在于，包括水平轨道、设置在水平轨道上的轨道台车、设置在轨道台车上的采样架和设置在采样架上的采样器，所述轨道台车上设置有用于驱动轨道台车在水平轨道上运动的第一伺服电机，所述采样架包括竖杆、横杆和滑动架，所述竖杆固定设置在轨道台车上，竖杆的下端设置有用于检测车辆位置的超声波位置传感器，竖杆的侧壁上沿轴向设置有第一滑轨，所述横杆的一端与第一滑轨滑动连接，所述竖杆的顶端设置有第二伺服电机，第二伺服电机通过第一传动装置驱动横杆在第一滑轨上滑动，所述横杆的侧壁上沿轴向设置有第二滑轨，所述滑动架与第二滑轨滑动连接，所述横杆的另一端设置有第三伺服电机，第三伺服电机通过第二传动装置驱动滑动架在第二滑轨上滑动，所述采样器设置在滑动架上，还包括上位机和与上位机相连接的PLC控制器，所述超声波位置传感器的采集信号输出端与所述PLC控制器的信号输入端相连接，所述PLC控制器分别与第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机控制连接；

所述采样器包括设置在滑动架上的第四伺服电机以及设置在滑动架下端的取样杆和收集箱，所述取样杆包括下端具有开口的外套筒和设置在外套筒中与外套筒相配合的螺旋杆，所述外套筒的上端与所述收集箱相连通，所述第四伺服电机与所述PLC控制器控制连接并驱动螺旋杆在外套筒中旋转；

所述收集箱包括箱体和设置在箱体上的出料口，所述出料口处设置有用于盖合出料口的盖板，所述箱体上设置有用于控制盖板开合的第一气缸，所述取样杆的外套筒的上端设置有第一物料口，所述箱体上设置有与所述第一物料口相连通的第二物料口，所述箱体的下端铰接在外套筒上，所述滑动架上设置有第二气缸，第二气缸的输出端连接在所述箱体的上端用于控制箱体在外套筒上的倾斜度，所述第一气缸和第二气缸均与PLC控制器控制连接。

2.如权利要求1所述的车载籽料的随机自动采样装置，其特征在于：还包括设置在所述水平轨道一端的混料机和用于驱动混料机的三相异步电动机，所述三相异步电动机与所述PLC控制器控制连接。

3.如权利要求2所述的车载籽料的随机自动采样装置，其特征在于：所述混料机和水平轨道之间设置有支撑架，支撑架的上端设置有漏斗状收集罩，漏斗状收集罩的下端与所述混料机相连通。

4.如权利要求3所述的车载籽料的随机自动采样装置，其特征在于：还包括设置在水平轨道一端的带有蜂鸣器和指示灯的报警装置，所述报警装置与所述PLC控制器控制连接。

5.如权利要求4所述的车载籽料的随机自动采样装置，其特征在于：所述第一传动装置包括设置在竖杆顶端的链轮组以及与所述链轮组相配合的链条，所述链条的一端与所述横杆相连接，另一端与用于平衡横杆的重物相连接，所述第二伺服电机与所述链轮传动连接。

6.如权利要求5所述的车载籽料的随机自动采样装置，其特征在于：所述第二传动装置包括设置在所述横杆滑动连接端上的传动轮以及与所述传动轮相匹配的同步带，所述第三伺服电机与所述传动轮通过同步带传动连接，所述同步带与所述滑动架相固定并带动滑动架进行滑动。

7.一种基于权利要求6所述的车载籽料的随机自动采样装置的随机采样方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A：车辆以不大于5公里/小时的速度进入采样区，超声波位置传感器在50mm-5000mm范围内检测车辆车箱及车头，在设定T秒内连续检测到车辆的存在，T>8秒，认定车辆检测有效，并在PLC控制器内，保存此部分信息；

步骤B：当待检测车辆继续前行且尾部脱离超声波位置传感器的检测范围时，超声波位置传感器向PLC控制器发送下降沿信息，PLC控制器给出车辆停止信号至蜂鸣器和指示灯，司乘人员依据指示停止车辆；

步骤C： PLC控制器延时T₁秒启动采集装置开始寻车，T₁>8，PLC控制器根据上位机中预先存储的车辆车箱的长度和宽度信息，并结合超声波位置传感器检测到车箱相对于第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机所组成的伺服系统的伺服零点数据，得出车箱尾部在伺服系统里参考伺服零点的位置信息，PLC控制器根据车箱的面积以及车箱的长、宽度已知数据计算出采样器所能采样的安全边界区域；

步骤D：PLC控制器将安全边界区域平均分为6个区域，其中在车箱尾部靠近采样装置的区域定义为1区；车箱尾部和与1区并列的区域定义为6区；从1区沿车箱长度方向的区域依次定义为2区和3区；从6区沿车箱长度方向的区域依次定义为5区和4区，PLC控制器通过随机算法在6个区域内共产生7个随机点，所述随机算法为每个区域的长X和宽Y分别代入random函数得到随机点的二维坐标信息R_XY（random（0，X）, random（0，Y））；其中在1区产生两个随机点，将1区距车箱尾部较近的随机点定义洗料点，另一个随机点定义为采样点，其余各区各产生一个随机点且定义为采样点；

步骤E：PLC控制器控制第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机运转来带动轨道台车、横杆、滑动架移动，将取样杆移动到安全边界内，然后驱动第四伺服电机带动取样杆依次在1区、2区、3区、4区、5区、6区中的取样点进行取样，且在1区的取样点进行两次取样，其它区的取样点各进行一次取样，在1区内进行取样时，第一次取样的样品提升到收集箱后通过PLC控制器控制第一气缸和第二气缸将样品放弃在1区的洗料点上以完成洗料，在1区内进行第二次取样以及在其余各区的取样点进行取样后的样品均提升到收集箱中进行存储；

步骤F：当各区取样均完成后，PLC控制器根据漏斗状收集罩的位置控制第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机将收集箱移动到漏斗状收集罩的上方，并控制第一气缸和第二气缸将样品倾倒到漏斗状收集罩中，漏斗状收集罩将样品输送到混料机中，PLC控制器控制三相异步电动机进行搅拌，搅拌后得到的样品即可用于成分检测。