专利名称：煤场堆煤体积自动计量测绘装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型按IPC国际专利分类法属于G物理技术仪器G01测量计量测试技术类，主要涉及一种煤场堆煤体积自动计量测绘装置。
现有技术中与本实用新型相关的技术如1993年8月授权的中国专利90108344.5、名称为“大煤堆体积的自动测量装置”和1996年《中国电力》第4期发表的“煤场储量计量测绘系统”，它们的目的均是为了解决发电厂煤场堆积煤炭体积的计量问题。前者是利用煤场上现有的门式堆取料机和装在上面的小车作两维机械扫描运动，利用装在小车上的激光器和线阵CCD摄像机组成的光电探测系统对煤堆各点表面高度进行逐点光学测距。即将在不同高度煤表面形成的激光点成像在线阵CCD的不同像元上，根据像点在CCD上的不同位置确定煤堆表面各点高度，再进行积分计算，求得煤堆体积。这种技术原理存在的问题是(1)由激光器和线阵CCD摄像机组成的光电探测系统在对煤堆表面高度进行光学测距时，其测距精度与激光器和线阵CCD摄像机之间的相互位置有关，与线阵CCD摄像机镜头的焦距有关，同时也与摄像机和煤炭为表面之间的距高有关，因此它很难实现距离的精确测量，(2)利用门式堆取料机及小车的机械运动实现光电探测系统的平面扫描运动，平面扫描运动速度难以提高，而且操作困难，它将从整体上影响煤炭体积的测量精度。“煤场储量自动计量测绘系统”则主要由脉冲超声测距传感器、数据采集仪和微机三部分组成，其原理是把煤场的煤堆划分成若干个底面积较小的小柱体，用超声测距传感器测出每个小柱体的平均高度，求出每个小柱体体积再相加便得到全煤场堆煤的体积。这种技术也存在有以下不足首先，超声传感器的测距时间和测距精度限制着系统的工作性能，我们知道超声波在空气中的传播速度约为340m/s，如果一次典型测量距离为17m，测距传感器每次测量的停留时间至少为0.1秒，这对大面积精确测量要保证测量点数将非常困难；另外，由于超声波在空气中传播速度与空气介质的密度相关，而在复杂的煤场条件下空气介质的密度变化很难准确测定，所以煤炭表面距离的测量精度就会受到影响；第二点不足是该技术的平面定位困难，这是由于它也同样利用了门式堆取料机及小车的机械运动造成，操作复杂困难，也影响整体测量精度。
本实用新型的目的在于提供一种能提高煤炭表面距离测量精度和煤炭表面测量点平面定位精度且精度高、速度快的煤场堆煤体积自动计量测绘装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，煤场堆煤体积自动计量测绘装置，它是由门式堆取料机、钢轨、激光测距仪和计算机构成，其特征在于采用两台相位式激光测距仪分别安装在门式堆取料机的行车架上，其中一台激光测距仪与固定于行车架横梁中部的角度扫描转动平台连接，在行车架沿钢轨运动方向的场外设置一个与另一激光测距仪对应的靶标，该激光测距仪输出的距离信号通过计算机的串口输入计算机，角度扫描转动平台输出的角度信号和与之相接的激光测距仪输出的距离信号分别通过一个并行接口板输入计算机。本实用新型在煤场门式堆取料机的行车架横梁中心附近选择某一固定点为基点，采用一激光测距仪和与之对应的场外靶标测量出基点X方向的距离，另一位于基点处的激光测距仪在角度扫描转动平台的带动下左右扫描，测量出该基点在空间角度下到达煤炭表面的距离，通过该距离和角度数值就可计算出被测量点相对于测量基点的空间三维坐标，随着角度扫描平台扫描角度和门式堆取料机行车架纵向位置的变化，就可得到一定范围的煤堆表面三维坐标值，选择合理的测量基点位置和测量角度变化范围就可得到整个煤堆的表面三维坐标值，利用这些数值，再通过数学插值和数值积分计算即可获得煤堆体积，在上述测量过程中，由计算机发出测量启动指令后，位于基点处的激光测距仪和角度扫描转动平台是各自独立工作，测量数据直接降输到计算机的两个并行接口上，当测量开始时，角度扫描转动平台位于0度位置，计算机首先通过串行接口采集激光测距仪相对靶标的X方向距离信号，角度扫描转动平台带动另一台激光测距仪从0度向两边进行住复扫描运动，此时该激光测距仪就以确定的速度进行基点至煤炭表面的距离测量，角度扫描转动平台随时输出平台扫描的角度位置信号，计算机分别顺序通过并行接口采集测距仪的距离信号和角度平台的角度信号，从而实时得出煤炭表面各点的三维坐标值，最后计算出煤堆体积。
本实用新型与现有技术相比，其显著的积极效果是(1)由于采用的激光测距仪其工作频度高，且扫描测距是通过门式堆取料机行车架上的角度扫描转动平台带动，灵活方便，不受行车机械运动限制影响，故煤堆表面高度测量的样本数大大增加，在一次门式堆取料机全程运动中(约45分钟)，就可以在200m×50m煤炭堆积场地上实现20cm×20cm的平面扫描密度，约有25万个样本数，这是现有测量技术无法做到的；(2)采用激光测距仪，由于光的传播速度极高且传输速度几乎与外界条件无关，因此可以实现门式堆取料机和扫描平台运动中的快速距离测量，同时还由于采用激光测距仪、角度扫描平台和场外靶标实现固定参考点的空间定位，使被测量点的空间位置测量实现厘米数量极，精度明显提高；(3)结构简单，无需对现有门式堆取料运动机构进行改动。
本实用新型的具体结构由以下附图和实施例给出。
图1是根据本实用新型所述煤场堆煤体积自动计量测绘装置的总体结构示意图，图2是角度扫描转动平台3与激光测距仪2的结构连接示意图。
图3是本实用新型的工作原理示意图，下面根据附图对本实用新型的具体结构进一步详细描述。
参见图1，煤场堆煤体积自动计量测绘装置是由测距仪1和测距仪2、角度扫描转动平台3、门式堆取料机行车架4、钢轨5、靶标6、计算机7组成，测距仪1为测距精度在1厘米，测距频率在1次/秒左右的相位式激光测距机，本例选用瑞士Leica公司的DISTO，它的距离测量精度为3毫米，测距频率约为0.5次/秒，激光测距机2一般采用测距精度在10厘米、测距频率在300次/秒左右的相位式激光测距机，本例选用南京理工大学自行研制的相位式激光测距机，它的距离测量精度为5厘米，测距频率约为300次/秒；参见图2，角度扫描转动平台3由电机(3-1)、小齿轮(3-2)、大齿轮(3-3)、角度传感器(3-4)组成，小齿轮(3-2)安装在电机(3-1)轴上，并与大齿轮(3-3)啮合，大齿轮(3-3)的中心轴两端分别连接角度传感器(3-4)和激光测距仪2，角度扫描转动平台3的角度扫描范围120度，角度测量角度0.02度，扫描速度约100度/秒，角度扫描转动平台3安装固定在门式堆取料机行车架4横梁中央，激光测距仪1则安装在行车架4的下部，在与之对应的煤场外设置靶标6，用于确定X方向距离，当行车架4以约8.3厘米/秒的常规运行速度运动时，激光测距仪1每2秒钟测量一次门式堆取料机行车架4的X方向距离，角度扫描转动平台3带动激光测距仪2每2秒扫描一个煤场宽度(Y方向)，激光测距仪2在煤场宽度至少可以获得500个距离测量数值，这些测量数值(约120万)被计算机7采集并存储在计算机硬盘上，供整体煤炭体积计算使用，本实用新型的工作原理见图3，计算机选用联机586/100，在计算机7内增加一块并行接口板，还可配置打印机等辅助设备，如煤场长(X方向)200米，宽(Y方向)50米，钢轨5之间跨度为50米，行车架4横梁高度为16米，被测煤炭最高位置约10米，则全部测量时间可以在1小时内完成，体积测量精度完全可以满足发电厂生产管理需要。
权利要求1.一种煤场堆煤体积自动计量测绘装置，它是由门式堆取料机、钢轨、激光测距仪和计算机构成，其特征在于采用两台相位式激光测距仪[1、2]，分别安装在门式堆取料机的行车架[4]上，其中激光测距仪[2]与固定于行车架[4]横梁中部的角度扫描转动平台[3]连接；在行车架[4]沿钢轨[5]运动方向的场外设置一个与激光测距仪[1]对应的靶标[6]、激光测距仪[1]的输出接计算机[7]的串口，激光测距仪[2]和角度扫描转动平台[3]的输出分别通过一个并行接口板与计算机[7]连接。
2.根据权利要求1所述的煤场堆煤体积自动计量测绘装置，其特征在于角度扫描转动平台[3]由电机[3-1]、小齿轮[3-2]、大齿轮(3-3]、角度传感器[3-4]组成，小齿轮[3-2]安装在电机[3-1]轴上，并与大齿轮[3-3]啮合，大齿轮[3-3]的中心轴两端分别连接角度传感器[3-4]和激光测距仪[2]。
专利摘要本实用新型公开了一种煤场堆煤体积自动计量测绘装置,其特征是在门式堆取料机的行车架上装有两台激光测距仪,其中一台由固定在行车横梁中部的角度扫描转动平台带动进行角度扫描,完成煤堆表面高度和横坐标的测量,它不受行车机械运动限制和外部条件影响,另一测距仪与场外靶标对应实时给出被测点的X方向距离,快速实现固定参考点的空间定位。煤堆整体体积测量精度高、速度快、结构简单,完全可以满足发电厂生产管理需要。
文档编号G01B11/26GK2294453SQ97235568
公开日1998年10月14日 申请日期1997年3月28日 优先权日1997年3月28日
发明者周建勋, 王庆宝, 陈国旺, 徐志良, 杨清, 魏殿修, 吕陵 申请人:南京理工大学