[发明专利]大型堆积物料体积两侧平行测量装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型堆积物料体积两侧平行测量装置和方法。具体涉及一种使用激光扫描大型料堆表面采集三维信息，通过三维建模重建料堆数据模型，然后通过对数据的处理可以计算出料堆体积和质量的自动化视觉测量方法及装置。

背景技术

一些粉料或粒料通常以堆积的方式存储，如煤、粮食、矿石、沙土等，这些堆积物料的体积一般较大，而且随着存取操作的执行，库存量呈动态变化，用常规的测量方法很难准确估计库存数量，在许多企业仍然采用人工去现场丈量的方式估算堆积物料的体积。人工丈量方式误差较大，而且盘库周期较长，对于频繁进行存取料操作的企业，由于进料出料这个过程导致物料的料堆是动态变化的，从而需要对料堆的体积进行实时的监控，掌握实时的数据，确定哪些物料还有，有多少，需要多少，为生产计划的安排做智能决策。而人工测量方法盘库给出的信息不及时，不便于合理控制库存和利用仓库。也有一些企业拥有堆料机、取料机等自动化设备和系统。但是仍然需要人工测量估算或盘点等物料的库存量，因而，开发一种远距离实时测量物料体积的装置和方法是很重要的。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的不足，提供一种大型堆积物堆积物料体积两侧平行测量装置和方法，采用激光扫描器、激光测距传感器等传感器来测取大型料堆的外形轮廓信息。为了获取有用的料堆轮廓信息，本发明将激光扫描器装在可实现稳定的匀速直线运动的小车上，激光扫描器在匀速前进中不断的扫描料堆的轮廓信息，每次扫描为一条二维曲线离散点信息；同时被装在小车运行轨道的一端的激光测距传感器测取小车即激光扫描器的位置信息，这是一个一维信息。两个传感器同步获取的信息经特定的传输方式和接口传递给处理器，用特定的算法拟合两路信息将形成料堆外形的三维轮廓信息，使用积分重构的方法可以计算出料堆的体积。

为了实现上述功能，本发明的构思是：

一种自动快速扫描方式的大型料堆体积测量方法和装置。它包括激光扫描器、激光测距传感器、运载小车、小车轨道和轨道架、计算机、数据电缆等。本发明的一个特点在于，将激光扫描仪安放在运载小车上，随小车在轨道上平稳运动而扫描采集料堆信息，与此同时激光测距传感器也同步采集小车运行位移。为了保证运载小车额平稳运动，小车采用轨道轮，在铺设的轨道上运动，并将轨道固定在刚度很好的轨道架上。轨道架和轨道的铺设需注重直线度、刚度和稳定性，可以根据被测量场地的大小决定轨道的长度，一般可以是数百米。小车采用电力驱动，电机的平稳运转可保证小车的平稳运行。整个工作过程可在计算机的控制界面下操作完成，例如启动激光扫描器和激光测距仪进行工作、校准激光扫描器的位置、设置工作区间、采集和储存数据等。

本发明的另一个特征为采用两组上述料堆轮廓信息采集装置通过同步控制，同时采集和处理数据。一套装置只能测出料堆的单侧轮廓信息，被平行布置在料堆两侧的两套装置才能完整的测出料堆的轮廓信息。通过同步控制，比如两套装置的运载小车同速运行、设置初始位置相同、设置相同的扫描频率和扫描区间等，同时进行并行采集和处理数据，将两套装置采集的料堆曲面轮廓信息拼接拟合，对料堆轮廓信息进行完整的三维重建，进一步的积分重构处理可得到料堆的体积信息。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种大型堆积物料体积两侧平行测量装置，包括两套平行布置安装的激光扫描装置，其中每一套有一个激光扫描器、一个激光测距传感器、一个小车控制器、一个小车驱动器、一副导轨、一个导轨架和一台运载小车，共用一台计算机，其特征在于所述激光扫描器被安装在运载小车上，导轨和导轨架被平行安装在料堆堆场两侧，通过小车在导轨上的匀速运动，激光扫描器逐行对料堆进行扫描，激光测距传感器安装在导轨一端，两组测量装置的与计算机通过有线或者无线通信的方式连接。

所述的大型物料堆积物料体积两侧平行测量装置。其特征在于：所述激光测距传感器被安装在小车运行导轨的一端，在小车经常启动和停靠的一端；料堆两侧的测量装置中的激光测距传感器安装在同一端；系统启动后，激光测距传感器测量小车到其的距离。所述小车运行的两组导轨和导轨架平行安装，安装时保证预定的精度，为小车的稳定运动创造条件；小车运动时匀速运动，两组小车同时启动，并且保证控制速度相同；在运动过程中为保证小车的同步运动，所述激光测距传感器返回的值作为控制量调节两小车的同步性，小车的同步保证了激光扫描器的同步性，保证了激光扫描器扫描料堆两侧轮廓的同步性，为料堆轮廓的拼合做了有利准备。