[发明专利]一种在小颗粒物质堆场实现实时数字化信息场的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种能在小颗粒物质的堆场实现实时库存量盘点以及堆场模型虚拟重建的 方法，属于虚拟现实的技术领域。

背景技术

一个中型的堆场，往往堆有几万吨～几十万吨的小颗粒物质，如火力发电厂的煤场。为了 保证发电机组在台风等特殊的气候环境下，仍有燃料供应发电，在煤场贮备着几十万吨的煤； 煤场每天都有煤被输送到锅炉燃烧，又陆续地有煤送进煤场，因此煤场存有多少吨煤往往是 个未知数，无人知道一个比较准确的数字。应运而生的是各种盘煤装置，有用激光的，也有 用超声波的，它们基本上都是应用测距的原理，采用不同的方法，建立一个煤堆的三维模型， 然后推算出煤堆的体积，折算成重量。因为煤场的煤堆有新堆的，有部分被取过煤的，形状 五花八门，应用测距原理要准确、实时的建立与现场相似的煤堆模型是很困难的；事实上要 准确、实时的测量一个存放有几万吨煤的无规律煤堆的体积，还没有一个好方法。目前这些 盘煤装置，都是测量静态煤堆的，无法动态的显示煤堆的变化，也就是说无法实现实时库存 量的盘点以及堆场模型的虚拟重建。

中国专利申请号200510038894.4，公开日2005.10.26，公开了一种立体视觉盘煤方法， 它首先是在煤堆上方安装成对摄像机，将摄像机边移动边对煤堆进行拍摄，得到煤堆图像， 通过图像处理计算匹配模版与所覆盖子图之间的相似程度或相关系数，选择共轭点并和它在 左右摄像图像上投影点的关系，获得其空间位置，拟合出煤堆的空间曲面，计算出煤堆的体 积和重量。该专利提出了一种对煤场存煤的盘煤方法，不能实时的显示取煤和堆煤时煤堆的 变化，本发明是利用在堆场中机械母体设备的小皮带上实时检测的取料和堆料瞬时重量和堆 取料点的三维空间坐标实时模拟堆场的三维模型图，并结合堆场地理信息资源库重建出堆场 的数字化动态信息场，按照人的视角和操作习惯模拟人在整个堆场的三维动态场景中运动， 操作设备，检询各料堆的大小、形状以及实时盘点料堆的重量。

发明内容

小颗粒物质通常是采用传输皮带，运往堆场的；往往也是采用同一条传输皮带运出堆场； 如火力发电厂的煤场，采用斗轮机堆煤，也是采用斗轮机取煤，无论是堆煤还是取煤，煤都 要经过斗轮机悬臂上的小皮带。在这种情况下，本发明所要解决的是提供一种基于实时重量 测量和堆取料口三维坐标相结合进行虚拟重建数字化信息场的方法。

对于一个小颗粒物质的堆场，场地的几何形状是不变的。堆场的机械设备的运行轨迹也 是有规律的。因此我们可以在堆场的机械设备上加装3～4个数字编码器，并设定位置基准点。 其中1～2个数字编码器，记录机械母体设备在堆场的位置，如果机械母体设备是沿着轨道行 走的，只要一个数字编码器就可知道它的位置；如无轨道则需用两个数字编码器，才能确定 它在堆场的具体位置。第3个数字编码器用于采集机械母体设备上小皮带的俯仰角，根据小 皮带的实际长度和俯仰角度，就可计算出堆煤小皮带出口或取煤点的高度；第4个数字编码 器用于记录小皮带相对机械母体设备中心轴基准线的回转角度，结合回转与俯仰角度，就可 计算出堆煤小皮带出口或取煤点相对机械母体设备的坐标。这样我们就可以根据数字编码器 的数值和机械母体设备的外形尺寸特征，推算出堆煤小皮带出口或取煤点的在煤场相对于基 准点的空间位置。

如图1所示，2为堆取物质的机械母体设备行走轨道，3是机械母体设备，4是位置基准 点，5是安装在数字机械母体设备上的数字编码器，可记录机械母体设备在堆场沿着轨道在X 轴方向的位置，十六位的数字编码器精度可达到如果轨道的总长度为300米，数字编 码器可精确地反映出机械母体设备距离基准点的距离，x=30064×1024×N,]]>N为编码器的记录 值，计算误差不超过±5毫米；如在没有行走轨道情况下，则需在机械母体设备上增装数字编 码器6，以记录机械设备母体在堆场Y轴方向的位置。