[发明专利]一种粉体物料堆的体积密度测量方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及图形图像技术领域，尤其涉及一种粉体物料堆的体积密度测量方法及其系统。

背景技术

为了保证粉体物料（如煤炭）运输工作的安全有序运行，防止粉体物料在运输途中发生截留、更换、以次充好等作弊现象，煤炭运输监控成为煤炭运输中一个重要的环节。对煤炭运输过程进行监控的核心是测量煤炭运输车中煤炭的体积、质量、密度等信息，然后根据这些信息判断煤炭在出发地和目的地之间是否按照正规标准进行运输。在矿山、电厂、港口及车站等有许多粉体物料堆或粉料车(如煤等)的体积和质量需要准确而快速地测量,即盘煤,多年来这一直成为技术难题。对煤炭运输过程进行监控的核心是测量煤炭运输车中煤炭的体积、质量、密度等信息。对于运输途中发生的截留问题，可以通过在出发地和目的地的地设置地磅进行很方便的质量测量，但对于更换、以次充好等作弊现象，则需要对粉体物料堆的体积和密度进行测量。

传统的盘煤方法有如下两种：一、人工盘煤。用推土机对煤堆整形成标准几何体后,人工用皮尺或手持激光测距仪进行丈量和估算，计算出煤堆的体积。但是该方法需要耗费大量的人力，测量精度低，而且只能对场地中的煤炭进行测量，无法对煤炭运输车中的煤炭进行测量。二、激光盘煤。目前大多数激光测距设备，其功能只局限于距离测量，基本不带或者只带简易的测量仪器设定程序，无法进行二次开发来满足用户需求，而根据物体进行全面的长度、分散点密度等测量的仪器，大多也不能进行计算统计，而如果进行全面的数据分析，则需要大量的人力物力与综合实施手段才能达到满意效果，且仪器相对非常庞大，无法满足煤炭行业现场需求。在其他大型项目中，会带有测量数据分析项目模块，且其项目庞大，模块众多，其使用的算法或是三重积分，或是三维重构，没有将两者相结合进行计算。

发明内容

为了准确真实地获取煤炭、粉料等粉体物料堆的现场体积密度数据，本发明提出一种粉体物料堆的体积密度测量方法及其系统。

本发明提出了一种粉体物料堆的体积测量方法，包括：

S1、撘建激光测量装置，将N个激光测量头并排固定于粉料车通过处的上方架子上，测量之前确保各所述激光测量头发射的激光束垂直于水平面，将两个最远的激光测量头之间的距离调整到等于粉料车的宽度，N为大于等于2的正整数；

S2、当粉料车的车箱驶入所述架子正下方时，控制各所述激光测量头对所述粉体物料堆表面同时按照预设的相同频率进行扫描，获得各扫描点的高度数据，当所述粉料车的车箱驶出所述架子正下方时结束扫描；

S3、利用计算机程序以平行于粉料车行驶方向的方向为X轴，以垂直于粉料车行驶方向的方向为Y轴，以垂直于水平面的方向为Z轴构建三维迪卡尔坐标系，计算各扫描点在所述三维迪卡尔坐标系下的三维坐标；

S4、利用计算机程序分别对每行和每列的扫描点进行样条插值形成光滑曲线，对所述光滑曲线组成的曲面进行二重积分获取所述粉料车中粉体物料堆的体积。

进一步地，步骤S3中所述计算各扫描点在所述三维迪卡尔坐标系下的三维坐标具体包括：通过激光测量头在第一次扫描和对某扫描点扫描期间所述粉料车行驶的距离确定该扫描点的X坐标；通过各激光测量头所在的位置的Y坐标确定各激光测量头扫描到的所有扫描点Y坐标；通过各扫描点的高度数据确定各扫描点的Z坐标。

进一步地，步骤S4中所述样条插值方法为二次样条插值。

进一步地，步骤S1中所述激光测量头个数为12。

本发明还提出了一种粉体物料堆的密度测量方法，包括，通过地磅测量出的所述粉体物料堆的质量数据，通过如上所述的粉体物料堆的体积测量方法测量所述粉体物料堆的体积数据，通过所述质量数据除以所述体积数据获取所述粉体物料堆的密度数据。

基于同一发明构思，本发明还提出了一种粉体物料堆的体积测量系统，，包括：

激光测量装置，所述装置包括N个激光测量头，所述激光测量头并排固定于粉料车通过处的上方架子上，测量之前确保各所述激光测量头发射的激光束垂直于水平面，确保两个最远的激光测量头之间的距离调整到等于粉料车的宽度，其中所述N为大于等于2的正整数；

激光控制装置，用于当所述粉料车的车箱驶入所述架子正下方时，控制所述激光测量装置中各所述激光测量头对所述粉体物料堆表面同时按照预设的相同频率进行扫描，用于获得各扫描点的高度数据，当所述粉料车的车箱驶出所述架子正下方时控制所述激光测量装置结束扫描，将所述各扫描点的高度数据发送给坐标记算软件模块；