[实用新型]基于激光扫描测距技术的装载机计方和计重装置

说明书

技术领域

本实用新型属于斗、厢、仓(舱)或罐体中松散或液态物料体积测量技术领域，尤其涉及一种基于激光扫描测距技术的装载机自动计方和计重装置。

背景技术

目前还没有关于装载机铲斗中物料的计方方法及装置的介绍，已经公开的用于装载机计重的方法及装置大多采用由油压传感器、处理器、控制面板和显示屏等组成的结构，其原理为：加装在装载机动臂油缸上的油压传感器输出油压数据，处理器将该油压数据经模数转换和运算后输出铲斗内物料的重量信息。当该类称重装置(或称电子秤)在作业条件较差的诸如碎(砾)石场、采砂场、制砂场或简易堆料场进行称重时，很难消除由于停机面的倾斜、装载机行驶时的颠簸、动臂提升中的加速度、油温随气温的变化和动臂铰轴润滑状况的改变等因素对计重精度产生的影响，因而其存在适应性差和应用面窄的缺点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于激光扫描测距技术的装载机自动计方和计重装置，该装置利用激光扫描测距系统结构简单，集成容易和测距快速精准的优势，在不需要对装载机工作装置的各个子系统如液压系统等进行改动的条件下，借助于驾驶员平装铲斗的操作方式，实现对装载机铲斗中松散或液态物料体积和重量的精准测量。

该装置基于以下激光扫描测距技术的装载机自动计方和计重方法及步骤：

第一步：计量铲斗横断面上激光扫描测距传感器每转过一个扫描步进角α所扫过的物料面积。激光扫描测距传感器对空和装满物料的铲斗分别进行两帧扫描并将两组数据对中，设激光扫描测距传感器的基准点为O点，每转过一个扫描步进角α便进行一次激光测距，夹角为α的两条激光测距线与铲斗内表面所围图形为OCD，与物料表面所围图形为OEF，从基准点O引一条通过物料表面和铲斗内表面等平分α角的直线有OB_i和OA_i，再引两条过B_i点和A_i点垂直于OB_i和OA_i的直线，形成等腰三角形OC′D′和OE′F′，如图1所示。令OCD和OEF所围图形的面积等于等腰三角形OC′D′和OE′F′的面积，由等腰三角形面积公式得OC′D′的面积S_OC’D’：

式中：

同理得OE′F′的面积S_OE’F’：

式中：

则激光扫描测距传感器每个扫描步进角扫过的铲斗中物料的面积S_i为：

第二步：计量铲斗横断面上物料的横截面面积S。令其等于激光扫描传感器每一次从起始角到终止角扫过的所有扫描步进角对应的梯形面积S_i之和：

第三步：计量铲斗中物料的体积V。左和右侧激光扫描传感器同时或同步进行扫描测距，采用平均断

第四步：计量或计算铲斗中物料的重量W。预先人工测量或选取铲斗中物料的比重并用γ表示，有：

W＝V·γ⑥

该种基于激光扫描测距技术的装载机自动计方和计重装置，由以下六部分组成，分别是左侧铲斗激光回转扫描测距传感器1，左侧铲斗激光回转扫描测距传感器支架2，右侧铲斗激光回转扫描测距传感器3，右侧铲斗激光回转扫描测距传感器支架4，控制面板5和控制盒6，参见图2；其中的电子器件各部分包括其上或内部各零部件之间，通过各类接口与接头，插座与插头等，以有线或无线的方式连接；该装置启用前需要做两项准备工作，一是要进行传感器定位基点的校准标定，需在铲斗上根据扫描路径确定扫描起始角和终止角位置，这两个位置点作为基准点可以相互替代，以便进行双向扫描，它们经系统确认后，进行限位装置的锁止；二是要生成用于计算铲斗内物料体积的有关数据，首先通过控制面板5上的键盘将手工测量的铲斗横向长度数据录入到控制盒6中，然后启动激光扫描测距传感器对空的铲斗从起始角到终止角进行一帧扫描，其各个扫描点上的距离数值作为一组基准数据存入控制盒6的内存中，用于装载物料的体积和重量计算，此帧扫描形成的基准数据应与铲斗装满料后的实时扫描数据在各个扫描点上的位置一一对应，该两组数据经控制器处理后可生成铲斗内物料横断面面积数值；此外，内存中还应储存有常用散料在不同湿度状态下的比重数据和液态料(如水泥混凝土)的比重数据，一同用于系统的计方和计重；具体物料的比重数据还可以借助于常用的散料或液态料比重测量装置经测量得到，并通过控制面板5将相应的测量数据输入到控制盒6中。

本装置各部分的组成、功能和工作原理阐述如下。