[发明专利]一种基于激光和单目视觉的煤仓料位测量装置和方法

权利要求书

1.一种基于激光和单目视觉的煤仓料位测量装置，包括：一组或多组激光器对，每组激光器对包含两个激光器，用于产生成固定夹角的两束激光束；成像单元，用于获取所述激光束在煤面上形成的两点光斑图像；主处理器单元，它利用所述图像计算两光斑的中心距离，进而结合两激光束的夹角计算煤面到装置间的实际距离；防爆单元，用来实现煤矿井下的防爆要求；当装置仅包括一组激光器对时，装置还包括：两激光固定杆，用来固定激光器对；两支撑杆，通过直线电机用来控制两激光固定杆的开合程度；电机旋转单元，用来旋转固定激光器对支架，从而改变激光束的方向，以保证煤面上有两个大小和形状类似的光斑图像；

直线电机单元，用来驱动支撑杆的开合控制两激光束之间的夹角大小。

2.根据权利要求1所示的煤仓料位测量装置，其特征在于：所述的两束激光束所成的初始夹角由煤仓的深度和直径确定。优选实施例夹角的计算公式如下：

其中，θ表示两激光束之间的夹角；表示煤仓的直径；D表示煤仓的最大深度；S表示固定激光的支架和电机的连接点到煤仓的距离。

3.根据权利要求1所示的煤仓料位测量装置，其特征在于：所述的激光器对中每一个激光器是由多个激光发射器组成，多个激光发射器成蜂窝状布置，且根据煤仓的最大深度确定接通激光发射器的数量。

4.限据权利要求1所示的煤仓料位测量装置，其特征在于：所述的每组激光器对按照两激光束的初始夹角对称布置，且每组激光对中激光器位于一条直线上。

5.根据权利要求1所示的煤仓料位测量装置，其特征在于：所述的多组激光器对中激光器沿圆周均匀布置和非均匀布置。

6.根据权利要求1所示的煤仓料位测量装置，其特征在于：所述的电机旋转单元，当只用一组激光对时，通过电机旋转来控制两激光束的方向，从而确保在煤面上形成两个大小和形状都相似的两个光斑。

7.根据权利要求1所示的煤仓料位测量装置，其特征在于：所述的电机旋转单元，旋转时带动一组激光对，CCD相机，直线电机单元同时旋转，且一组激光对，CCD相机，直线电机单元相对位置不变。

8.根据权利要求1所示的煤仓料位测量装置，其特征在于：所述的多组激光器对，每次接通一组激光器对，依次接通直到煤面上有两个大小和形状类似的光斑图像。

9.根据权利要求1所示的煤仓料位测量装置，其特征在于：所述的直线电机单元，当只用一组激光器对时，通过电机的直线运动来控制固定激光器对的两固定杆的开合来实现两激光束夹角的变化，直到煤面上有大小合适的两光斑图像。

10.根据权利要求1所示的煤仓料位测量装置，其特征在于：所述的处理器单元检测所述的图像中光斑的数量和形状，并且，若有两个光斑，且形状和大小相似，利用检测到两光斑的距离计算所述的煤仓料位的实际距离。

11.根据权利要求10所示的煤仓料位测量装置，其特征在于：其中所述煤仓料位的实际距离由以下方程式计算：

d=B2×tanθ2]]>

其中d表示煤仓料位的深度；θ表示两激光束之间的初始夹角；B表示两光斑的中心距离。

12.根据权利要求1所示的煤仓料位测量装置，其特征在于：所述的防爆单元是包含视窗的防爆外壳，且视窗是高透光的。

13.根据权利要求1所示的煤仓料位测量装置，其特征在于：所述的处理器单元，进一步包括采集单元、存储单元、控制单元、图像处理和深度计算单元和外部通讯单元。

14.根据权利要求13所示的煤仓料位测量装置，其特征在于：所述的控制单元根据煤仓直径和料位的深度控制光源的亮度和一组激光器对中接通激光发射器的数量，并且根据成像情况控制旋转电机的旋转。