[00652621]焦炉机车高精度定位系统研发及应用

识别与定位是实现数字化和“透明”工厂的基石。焦炉炉号识别与机车定位是实现焦炭生产无人化操作和机车自动驾驶的基石，是保障焦炭生产安全问题和提高生产效率的关键技术。然而，由于焦化厂环境恶劣，存在高温、粉尘以及电气干扰，且焦炉机车移动频繁，的自动定位技术无法满足要求。该项目研发出焦炉机车高精度定位系统属于机电一体化技术，其定位精度和环境适应性均满足焦炉系统安全运行和机车自动驾驶要求。该科技成果推动了焦炉系统无人化进程，促进了冶金行业的技术优化与产业进步。研究成果可推广至有行车轨道的相关领域，有助于提高其自动化等级。主要创新点如下： (1)优化捣固顺序和焦炉机械钢结构设计，提高定位系统工作稳定性。利用静动态有限元优化方法，优化捣固顺序，远离系统的固有频率，避免共振；提高平台的抗振性能，减小振幅。使得司机室振动响应位移减少为61％左右；电气室振动响应位移减少近35％，一层钢结构振动响应位移减少近42％。授权发明专利5项，发表论文4篇。 (2)提出了基于数据融合的温度补偿算法，提高定位系统精度和环境适应性。采用传感器融合技术结合深度神经网络算法对传感器等输出信号进行温度漂移补偿，使得定位系统在-30o～90o温度范围内，磁感应传感器输出平衡点处电流(12mA)的偏差控制在±0.25％以内，高于±0.5％的技术水平。授权发明专利1项，发表论文1篇。 (3)基于信息增强的信号传输系统，提高定位系统精度和环境适应性。通过设计霍尔前置放大器电路，采用正交电流法实现对失调电压与有效信号霍尔电势的分离，并通过斩波稳定放大电路实现对霍尔电势的放大和对失调电压的抑制。失调抑制可达100dB，信号灵敏度达到25mV/Gauss，是国内同类传感器的10倍。授权发明专利1项，软著2项，发表论文4篇。 (4)通过磁路设计与磁屏蔽装置的设计，提高定位精度和系统工作稳定性。采用Ansoft Maxwell有限元分析法对永磁体磁路系统进行分析计算，建立最优磁路系统。为降低干扰磁场对定位系统有效磁路的影响，永磁体周围增设导磁材料制作的磁屏蔽装置，将大部分磁干扰消耗于磁屏蔽装置外，提高定位杆磁场信号的强度。授权发明专利1项，发表论文3篇。 本高精度机车定位系统定位准确度误差为0.6mm，测量均方差为0.24mm，低于国际定位1mm的准确度，远低于国内主流5mm的定位准确度；充分考虑了焦炉系统振动、环境温度、强磁干扰、行车轨道结构、粉尘等因素对定位精度的影响，保证了系统运行的可靠性与稳定性，项目水平国际先进，国内领先。截止到2018年年底，大连华锐重工集团股份有限公司采用该科技成果的系统设备新增经济产值8.5亿元。截止到2019年4月底，焦炉设备销售合同额已高达近10亿元。