散料堆測量系統的製作方法
2023-12-01 00:43:06 2
專利名稱：散料堆測量系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及物體的測量領域，特別是指 一 種散料堆測量系統。
背景技術：
目前，在冶金、電力、建築等行業中，通常需要定期對存儲的原 料進行盤存，以便進行生產管理。這些行業生產所需原料的數量很 大， 一般有幾萬噸甚至十幾萬噸。目前料場的存儲量的測量一般採 用人工計量的方法，即先用推土機對煤堆進行整形，人為地推成近 似梯形，再用經綿儀和米尺進行人工丈量。這種方法不僅耗費大量 的工時和人力，而且計量也不準確，受人為因素影響較大。
在這種情況下，由測距儀、角度編碼器和計算機製成的盤煤儀被 研製出來，採用這種盤煤儀進行測量的缺點是，當被測散料堆的形 狀複雜、凹凸不平時，需要測量者對形狀變化的區域進行大量測量， 這就大大降低了測量的效率，並且增加了測量者的勞動強度。
鑑於上述原因，由雷射掃描儀、雷射控制器和計算機製成的盤煤 儀又被研製出來，設置在堆取料機上的雷射掃描儀跟隨堆取料機的 運動對散料堆進行掃描測量，採用這種盤煤儀進行測量依然存在缺 點，即無法對堆取料機不能到達的地方進行測量，會有測量死角出 現，因此無法測得散料堆的全部體積。
實用新型內容
有鑑於此，本實用新型的主要目的在於提供一種散料堆測量系 統，能夠準確、快捷的對散料堆進行測量。
本實用新型提供的散料堆測量系統，包括計算機300、自動測量設備100、補償測量設備200、第 一接口單元400和第二接口單元500, 自動測量設備100通過第二接口單元500與計算機300連接，補償 測量設備200通過第一接口單元400與計算機300連接，其中，
自動測量設備100包括雷射掃描測量單元102,用於對散料堆 進行掃描測量；
第二接口單元500,用於將接收的掃描測量數據傳輸給計算機
300;
補償測量設備200,用於對散料堆中自動測量設備100沒有進行 掃描測量的部分進行補償測量，包括
測距單元202,用於測量被測點的距離參數數據；角度測量單元 201,用於測量被測點的水平角度參數數據；
第 一接口單元400,用於將接收的距離參數和水平角度參數的數 據傳輸給計算機300;
計算機300，用於根據收到的上述數據計算散料堆體積。
由上可知，釆用上述結構的散料堆測量系統，能夠準確、快捷的 對散料堆進行測量。
其中，所述自動測量設備IOO還包括
輔助測量單元103，用於測量雷射掃描測量單元102在測量參照 系中的位置參數數據；
所述第二接口單元500還用於將接收的位置參數數據傳輸給計 算機300。
由上可知，採用上述輔助測量單元103和第二接口單元500,能 夠使計算機獲得雷射掃描測量單元102在測量參照系中的位置參數 數據，由此計算機可以計算得出更準確的測量結果。
其中，所述自動測量設備IOO還包括數據轉換單元IOI,用於 將輔助測量單元103測量的位置參考數據轉換為第二接口單元500 可識別的信號。
由上可知，釆用上述數據轉換單元101，能夠將輔助測量單元103 測量的位置參考數據轉換為第二接口單元500可識別的信號，以便第二接口單元500將位置參數數據傳輸給計算機300。
較佳的，所述輔助測量單元103包括邊界及行程測量子單元 1031,用於測量雷射掃描測量單元102的雷射掃描測頭的位移量參 數數據。
由上可知，釆用上述邊界及行程測量子單元1031,能夠測量激 光掃描測量單元102的雷射掃描測頭的位移量參數數據，根據此數 據計算機可以計算得出更準確的測量結果。
較佳的，所述輔助測量單元103還包括迴轉及俯仰測量子單元 1032，用於測量安裝有雷射掃描測量單元102的堆取料機的懸臂的 迴轉及俯仰角度參數數據。
由上可知，採用上述迴轉及俯仰測量子單元1032,能夠測量安 裝有雷射掃描測量單元102的堆取料機的懸臂的迴轉及俯仰角度參 數數據，根據此數據計算機可以計算得出更準確的測量結果。
較佳的，雷射掃描測量單元102包括至少兩個雷射掃描測頭。
由上可知，採用至少兩個雷射掃描測頭，能實現雷射掃描測頭對 料堆的兩邊斜坡的直射，從而大大提高了系統的測量精確度。
其中，所述計算機300包括建模單元301,用於將根據自動測 量設備100、補償測量設備200和輔助測量單元103測量得到的數據 建立數學模型；
體積計算單元302,用於根據建立的數學模型計算得出散料堆體
積；
重量計算單元3 03 ，用於根據計算出的體積和散料的比重計算得 出散料堆的重量。
由上可知，包括上述單元的計算機能夠根據測量得到的數據計算
得到散料的體積和重量等參數。
其中，所述自動測量設備IOO還包括供電子單元1014,用於 給雷射掃描測量單元102和輔助測量單元103供電。
由上可知，採用供電子單元1014,能夠給雷射掃描測量單元102 和輔助測量單元103供電，保證系統進行測量工作。
圖1為散料堆測量系統的結構示意圖。
具體實施方式
圖1為散料堆測量系統的結構示意圖，如圖所示，本實用新型的
散料堆測量系統包括自動測量設備100、補償測量設備200、第二接 口單元500、第一接口單元400和計算機300,自動測量設備100通 過第二接口單元500與計算機300連接，補償測量設備200通過第 一接口單元400與計算機300連接。其中，
自動測量設備100包括供電單元104、雷射掃描測量單元102、 輔助測量單元103和數據轉換單元101。其中
供電單元104用於將交流電源轉換為自動測量設備100所需的低 壓直流電，例如雷射掃描測量單元102和輔助測量單元103所需的 5V或24V〗氐壓直流電源。
雷射掃描測量單元102用於採用雷射測量技術通過橫向掃描方 式對料堆進行測量，將測量結果傳送到第二接口單元500。雷射掃描 測量單元102可以採用內置有二維轉動機構的雷射掃描測頭實現。 雷射掃描測頭設置在堆取料機上，雷射掃描測頭可以隨堆取料機運 動而運動。堆取料機一般包括門式鬥輪堆取料機、橋式取料機、圓 形料場堆取料機、刮板式取料機和懸臂式堆取料機，本例中以將激 光掃描測頭設置在具有俯仰、迴轉功能的懸臂式堆取料機的懸臂上 為例對本實用新型提供的散料堆測量系統進行說明。
輔助測量單元103用於測量雷射掃描測量單元102的雷射掃描測 頭在測量參照系中的位置參數數據。可以包括邊界及行程測量子 單元1031和迴轉及俯仰測量子單元1032，其中，
邊界及行程測量子單元1031用於測量雷射掃描測量單元(102) 的雷射掃描測頭的位移量參數數據，由於該位移量參數數據為模擬 信號所以將其傳輸給數據轉 7200920108838.7
說明書第 轉及
俯仰角度參數數據，由於該角度參數數據為模擬信號所以將其傳輸
給數據轉換單元101。迴轉及俯仰測量子單元1032可以採用角度傳感器。
數據轉換單元101用於將輔助測量單元103傳輸過來的模擬信號 數據轉換為數位訊號。數據轉換單元101和輔助測量單元103之間 可通過無線傳輸的方式傳輸數據，例如採用2.4GHz頻段，使數據傳 輸速率達到9600bps。
第二接口單元500用於將接收的雷射掃描測量數據及數據轉換 單元轉換後的數據傳輸到計算機300,第二接口單元500採用RS232 通訊*接口晶片。
補償測量設備200用於對散料堆中自動測量設備100沒有進行掃 描測量的部分進行補償測量，包括測距單元202和角度測量單元 201。其中，測距單元202和角度測量單元201分別通過第一接口單 元400與計算機300連接，測距單元202用於測量被測點(可由測 量員在散料堆上隨機選取)之間的直線距離、水平距離和垂直高度 等參數，角度測量單元201用於確定參考點或參考物，然後通過參 考點或參考物進行水平角度計算。測距單元202可以採用雷射測距 儀，角度測量單元201可以採用水平角編碼器，使用時將雷射測距 儀和水平角編碼器設置在支架上。
第一接口單元400用於將接收的測距單元202和角度測量單元 201測量的數據傳輸給計算機300，第一接口單元400採用RS232通 訊接口晶片。
計算機300用於根據接收的測量數據計算散料堆體積、並存取、 顯示計算結果。計算機300包括建模單元301、體積計算單元302 和重量計算單元303，建模單元301用於採用數字擬合技術將接收到 的測量數據建立數學模型，體積計算單元302用於根據建立的數學 模型採用體積積分原理計算得出散料堆體積，重量計算單元303用 於根據計算出的體積和散料的比重計算得出散料堆的重量。計算機300可以通過通信電纜與測距單元202、角度測量單元201 和雷射掃描測量單元102連接，當然也可以採用無線連接。
下面以對煤場中的煤進行測量為例對本實用新型的工作原理進 行介紹。其中雷射掃描測量單元102採用雷射掃描測頭、邊界及行 程測量子單元1031採用位置傳感器、迴轉及俯仰測量子單元1032 採用角度傳感器、測距單元202採用雷射測距儀、角度測量單元201 採用水平角編碼器。
首先測量員啟動散料堆測量系統的各個設備，包括供電單元 104、雷射掃描測頭102、位置傳感器1031、角度傳感器1032、雷射 測距儀201、水平角編碼器202和計算機300,使其開始動作。
測量員在計算機300中選擇自動測量，然後啟動堆取料機使其運 行，隨堆取料機運動的雷射掃描測頭102對煤堆進行掃描並將掃描 數據傳輸給第二接口單元500，第二接口單元500將接收的雷射掃描 測量數據傳輸給計算機300。位置傳感器1031對隨堆取料機運動的 雷射掃描測頭102的位移量進行測量並將數據傳輸給數據轉換單元 101,數據轉換單元101將測量數據的模擬信號轉換為數位訊號。角 度傳感器1032測量堆取料機的懸臂的迴轉及俯仰角度，數據轉換單 元101將測量數據的模擬信號轉換為數位訊號。經轉換得到的數字 信號經第二接口單元500傳輸給計算機300。
當自動測量設備IOO不能對料場進行完全測量時，測量員在計算 機300中選擇補償測量，然後攜帶雷射測距儀和水平角編碼器到自 動測量的盲區選擇測量點，使用雷射測距儀、水平角編碼器對煤堆 進行掃描，掃描數據經第一接口單元400傳輸給計算機300。
建模單元301採用數字擬合技術將接收到的數據建立數學模型， 得出煤堆的空間曲面，體積計算單元302再按體積積分原理計算得 出散料堆體積，重量計算單元303根據計算出的體積和煤堆的比重
計算得出散料堆的重量。由於對混合散料堆只能取 一 個密度平均值 進行計算，所以散料堆測量系統準確的測量結果應以體積來衡量。
為了提高測量精度，雷射掃描測量單元102可以採用兩個或多個雷射掃描測頭。因為如果只使用一個雷射掃描測頭，料堆的兩邊斜 坡和雷射掃描線之間的夾角可能會過於狹小，影響測量精度。而安 裝了多個雷射掃描測頭，就能實現雷射掃描測頭對料堆的兩邊斜坡 的直射，使發射的雷射數據點得到最大限度的利用，從而大大提高 了系統的測量精確度。
採用本實用新型提供的散料堆測量系統能夠快速、準確的測出料 堆的存儲量，從而便於廠商進行成本核算、經濟效益評估和科學管理。
權利要求1.一種散料堆測量系統，其特徵在於，包括計算機(300)、自動測量設備(100)、補償測量設備(200)、第一接口單元(400)和第二接口單元(500)，自動測量設備(100)通過第二接口單元(500)與計算機(300)連接，補償測量設備(200)通過第一接口單元(400)與計算機(300)連接，其中，自動測量設備(100)包括雷射掃描測量單元(102)，用於對散料堆進行掃描測量；第二接口單元(500)，用於將接收的掃描測量數據傳輸給計算機(300)；補償測量設備(200)，用於對散料堆中自動測量設備(100)沒有進行掃描測量的部分進行補償測量，包括測距單元(202)，用於測量被測點的距離參數數據；角度測量單元(201)，用於測量被測點的水平角度參數數據；第一接口單元(400)，用於將接收的距離參數和水平角度參數的數據傳輸給計算機(300)；計算機(300)，用於根據收到的上述數據計算散料堆體積。
2. 根據權利要求1所述的散料堆測量系統，其特徵在於，所述 自動測量設備(100)還包括輔助測量單元(103 ),用於測量雷射掃描測量單元(102 )在測 量參照系中的位置參數數據；所述第二接口單元(5 00 )還用於將接收的位置參數數據傳輸給 計算機(300 )。
3. 根據權利要求2所述的散料堆測量系統，其特徵在於，所述 自動測量設備(100)還包括數據轉換單元(101)，用於將輔助 測量單元(103)測量的位置參考數據轉換為第二接口單元(500) 可識別的信號。
4. 根據權利要求2所述的散料堆測量系統，其特徵在於，所述輔助測量單元(103 )包括邊界及行程測量子單元(1031),用於測量雷射掃描測量單元 (102)的雷射掃描測頭的位移量參數數據。
5. 根據權利要求4所述的散料堆測量系統，其特徵在於，所述 輔助測量單元(103)還包括迴轉及俯仰測量子單元(1032)，用於測量安裝有雷射掃描測量 單元(102)的堆取料機的懸臂的迴轉及俯仰角度參數數據。
6. 根據權利要求1所述的散料堆測量系統，其特徵在於，雷射 掃描測量單元(102)包括至少兩個雷射掃描測頭。
7. 根據權利要求1所述的散料堆測量系統，其特徵在於，所述 計算機(300 )包括建模單元(301 )，用於將根據自動測量設備(100 )、補償測量 設備(200)和輔助測量單元(103)測量得到的數據建立數學模型；體積計算單元(302),用於根據建立的數學模型計算得出散料 堆體積；重量計算單元(303 )，用於根據計算出的體積和散料的比重計 算得出散料堆的重量。
8. 根據權利要求1所述的散料堆測量系統，其特徵在於，所述 自動測量設備(100)還包括供電子單元(1014),用於給雷射掃 描測量單元(102)和輔助測量單元(103)供電。
專利摘要本實用新型提供了一種散料堆測量系統，包括計算機、自動測量設備、補償測量設備、第一接口單元和第二接口單元，其中，自動測量設備包括雷射掃描測量單元，用於對散料堆進行掃描測量；第二接口單元，用於將接收的掃描測量數據傳輸給計算機；補償測量設備，用於對散料堆中自動測量設備沒有進行掃描測量的部分進行補償測量，包括測距單元，用於測量被測點的距離參數數據；和角度測量單元，用於測量被測點的水平角度參數數據；第一接口單元，用於將接收的距離參數和水平角度參數的數據傳輸給計算機；計算機，用於根據收到的上述數據計算散料堆體積。本實用新型提供的散料堆測量系統，能夠準確、快捷的對散料堆進行測量。
文檔編號G01F22/00GK201425503SQ200920108838
公開日2010年3月17日 申請日期2009年6月10日 優先權日2009年6月10日
發明者孟祥伍 申請人:北京中盛博方環保工程技術有限公司