一種粉體物料堆的體積密度測量方法及其系統技術方案

本發明專利技術公開了一種粉體物料堆的體積密度測量方法及其系統，體積測量方法包括：將N個激光測量頭并排固定于粉料車上方的架子上，當粉料車駛入架子正下方時，控制各激光測量頭對粉體物料堆表面同時按照預設的相同頻率進行掃描，獲得各掃描點的高度數據，當粉料車的車箱駛出架子正下方時結束掃描；構建三維迪卡爾坐標系，計算各掃描點的三維坐標；利用計算機程序對掃描點進行樣條插值形成光滑曲線，對所述光滑曲線組成的曲面進行二重積分，得到粉料車中粉體物料堆的體積。本發明專利技術能準確真實地獲取煤炭、粉料等粉體物料堆的現場體積數據，進而獲取密度數據，能客觀地監督運輸方使用合法、安全、正規的手段進行煤炭、粉料等粉體物料的運輸操作。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及圖形圖像
，尤其涉及一種粉體物料堆的體積密度測量方法及其系統。
技術介紹
為了保證粉體物料(如煤炭)運輸工作的安全有序運行，防止粉體物料在運輸途中發生截留、更換、以次充好等作弊現象，煤炭運輸監控成為煤炭運輸中一個重要的環節。對煤炭運輸過程進行監控的核心是測量煤炭運輸車中煤炭的體積、質量、密度等信息，然后根據這些信息判斷煤炭在出發地和目的地之間是否按照正規標準進行運輸。在礦山、電廠、港口及車站等有許多粉體物料堆或粉料車(如煤等)的體積和質量需要準確而快速地測量，即盤煤，多年來這一直成為技術難題。對煤炭運輸過程進行監控的核心是測量煤炭運輸車中煤炭的體積、質量、密度等信息。對于運輸途中發生的截留問題，可以通過在出發地和目 的地的地設置地磅進行很方便的質量測量，但對于更換、以次充好等作弊現象，則需要對粉體物料堆的體積和密度進行測量。傳統的盤煤方法有如下兩種一、人工盤煤。用推土機對煤堆整形成標準幾何體后，人工用皮尺或手持激光測距儀進行丈量和估算，計算出煤堆的體積。但是該方法需要耗費大量的人力，測量精度低，而且只能對場地中的煤炭進行測量，無法對煤炭運輸車中的煤炭進行測量。二、激光盤煤。目前大多數激光測距設備，其功能只局限于距離測量，基本不帶或者只帶簡易的測量儀器設定程序，無法進行二次開發來滿足用戶需求，而根據物體進行全面的長度、分散點密度等測量的儀器，大多也不能進行計算統計，而如果進行全面的數據分析，則需要大量的人力物力與綜合實施手段才能達到滿意效果，且儀器相對非常龐大，無法滿足煤炭行業現場需求。在其他大型項目中，會帶有測量數據分析項目模塊，且其項目龐大，模塊眾多，其使用的算法或是三重積分，或是三維重構，沒有將兩者相結合進行計算。
技術實現思路
為了準確真實地獲取煤炭、粉料等粉體物料堆的現場體積密度數據，本專利技術提出一種粉體物料堆的體積密度測量方法及其系統。本專利技術提出了一種粉體物料堆的體積測量方法，包括SI、搭建激光測量裝置，將N個激光測量頭并排固定于粉料車通過處的上方架子上，測量之前確保各所述激光測量頭發射的激光束垂直于水平面，將兩個最遠的激光測量頭之間的距離調整到等于粉料車的寬度，N為大于等于2的正整數；S2、當粉料車的車箱駛入所述架子正下方時，控制各所述激光測量頭對所述粉體物料堆表面同時按照預設的相同頻率進行掃描，獲得各掃描點的高度數據，當所述粉料車的車箱駛出所述架子正下方時結束掃描；S3、利用計算機程序以平行于粉料車行駛方向的方向為X軸，以垂直于粉料車行駛方向的方向為Y軸，以垂直于水平面的方向為Z軸構建三維迪卡爾坐標系，計算各掃描點在所述三維迪卡爾坐標系下的三維坐標；S4、利用計算機程序分別對每行和每列的掃描點進行樣條插值形成光滑曲線，對所述光滑曲線組成的曲面進行二重積分獲取所述粉料車中粉體物料堆的體積。進一步地，步驟S3中所述計算各掃描點在所述三維迪卡爾坐標系下的三維坐標具體包括通過激光測量頭在第一次掃描和對某掃描點掃描期間所述粉料車行駛的距離確定該掃描點的X坐標；通過各激光測量頭所在的位置的Y坐標確定各激光測量頭掃描到的所有掃描點Y坐標；通過各掃描點的高度數據確定各掃描點的Z坐標。進一步地，步驟S4中所述樣條插值方法為二次樣條插值。進一步地，步驟SI中所述激光測量頭個數為12。本專利技術還提出了一種粉體物料堆的密度測量方法，包括，通過地磅測量出的所述粉體物料堆的質量數據，通過如上所述的粉體物料堆的體積測量方法測量所述粉體物料堆 的體積數據，通過所述質量數據除以所述體積數據獲取所述粉體物料堆的密度數據。基于同一專利技術構思，本專利技術還提出了一種粉體物料堆的體積測量系統，，包括激光測量裝置，所述裝置包括N個激光測量頭，所述激光測量頭并排固定于粉料車通過處的上方架子上，測量之前確保各所述激光測量頭發射的激光束垂直于水平面，確保兩個最遠的激光測量頭之間的距離調整到等于粉料車的寬度，其中所述N為大于等于2的正整數；激光控制裝置，用于當所述粉料車的車箱駛入所述架子正下方時，控制所述激光測量裝置中各所述激光測量頭對所述粉體物料堆表面同時按照預設的相同頻率進行掃描，用于獲得各掃描點的高度數據，當所述粉料車的車箱駛出所述架子正下方時控制所述激光測量裝置結束掃描，將所述各掃描點的高度數據發送給坐標記算軟件模塊；坐標記算軟件模塊，用于接收所述激光控制裝置發送的各掃描點的高度數據，利用計算機程序分別計算各掃描點在以平行于粉料車行駛方向的方向為X軸，以垂直于粉料車行駛方向的方向為Y軸，以垂直于水平面的方向為Z軸的三維迪卡爾坐標系下的三維坐標，將所有掃描點的三維坐標發送給體積計算軟件模塊；體積計算軟件模塊，用于接收所述坐標記算軟件模塊發送的所有掃描點的三維坐標，利用計算機程序分別對每行和每列的掃描點進行樣條插值形成光滑曲線，對所述光滑曲線組成的曲面進行二重積分獲取所述粉料車中粉體物料堆的體積。進一步地，所述坐標記算軟件模塊中所述利用計算機程序分別計算各掃描點在以平行于粉料車行駛方向的方向為X軸，以垂直于粉料車行駛方向的方向為Y軸，以垂直于水平面的方向為Z軸的三維迪卡爾坐標系下的三維坐標具體包括通過激光測量頭在第一次掃描和對某掃描點掃描期間所述粉料車行駛的距離確定該掃描點的X坐標；通過各激光測量頭所在的位置的Y坐標確定各激光測量頭掃描到的所有掃描點Y坐標；通過各掃描點的高度數據確定各掃描點的Z坐標。進一步地，體積計算軟件模塊中所述樣條插值方法為二次樣條插值。進一步地，所述激光測量裝置中所述激光測量頭個數為12。基于同一構思，本專利技術還提出了一種粉體物料堆的密度測量系統，包括質量測定模塊，用于通過地磅測量出的所述粉體物料堆的質量數據；體積測定模塊，用于通過如權利要求6-9之一所述的粉體物料堆的體積測量系統測量所述粉體物料堆的體積數據；密度計算模塊，用于通過所述質量數據除以所述體積數據獲取所述粉體物料堆的密度數據。使用本專利技術所述的粉體物料堆的體積密度測量方法及其系統，能方便快捷地計算出粉體物料堆的體積和密度，特別是通過在物料運輸的出發地和目的地快速測量粉體物料運輸車所運輸的料體物料的體積和密度，防止粉體物料在運輸途中發生截留、更換、以次充好等作弊現象，保證粉體物料運輸工作的安全有序運行。附圖說明圖I是本專利技術具體實施例一所述的粉體物料堆的體積測量方法流程圖；圖2是本專利技術三維曲面生成示意圖； 圖3是本專利技術具體實施例二所述的粉體物料堆的體積測量系統框圖；圖4到圖9是本專利技術不同積分方式介紹的示例圖。具體實施例方式下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本專利技術的技術方案。實施例一圖I是本實施例所述的粉體物料堆的體積測量方法流程圖，如圖I所示，本實施例所述的粉體物料堆的體積測量方法包括S101、搭建激光測量裝置；將N個激光測量頭并排固定于粉料車通過處的上方架子上，測量之前確保各所述激光測量頭發射的激光束垂直于水平面，將兩個最遠的激光測量頭之間的距離調整到等于粉料車的寬度。其中，所述激光頭的數目N為大于等于2的正整數，激光頭的數量可根據煤炭運輸車寬度、測量環境和不同用戶測量精度的不同而進行相應的調整。以粉體物料為煤炭為例，本實施例通過將12個激光測量頭設置于粉料車上方的架子上，該架子與水平面平行，各激光測量頭在架子上豎直安裝，確保本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種粉體物料堆的體積測量方法，其特征在于，包括：S1、撘建激光測量裝置，將N個激光測量頭并排固定于粉料車通過處的上方架子上，測量之前確保各所述激光測量頭發射的激光束垂直于水平面，將兩個最遠的激光測量頭之間的距離調整到等于粉料車的寬度，N為大于等于2的正整數；S2、當粉料車的車箱駛入所述架子正下方時，控制各所述激光測量頭對所述粉體物料堆表面同時按照預設的相同頻率進行掃描，獲得各掃描點的高度數據，當所述粉料車的車箱駛出所述架子正下方時結束掃描；S3、利用計算機程序以平行于粉料車行駛方向的方向為X軸，以垂直于粉料車行駛方向的方向為Y軸，以垂直于水平面的方向為Z軸構建三維迪卡爾坐標系，計算各掃描點在所述三維迪卡爾坐標系下的三維坐標；S4、利用計算機程序分別對每行和每列的掃描點進行樣條插值形成光滑曲線，對所述光滑曲線組成的曲面進行二重積分獲取所述粉料車中粉體物料堆的體積。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：林建就，牛相濤，管軍，曹嘯，
申請(專利權)人：北京華夏力鴻商品檢驗有限公司，
類型：發明
國別省市：