[发明专利]一种接触式测量料堆取料后形状的方法

说明书

技术领域

本发明涉及料堆形状测量技术领域，尤其涉及一种利用臂式斗轮取料机实现接触式实时测量取料后剩余料堆形状的方法。

背景技术

冶金、化工、热电厂等企业的大型原料场中所堆放的原料多为散装物料，如铁矿石、焦炭、石灰等，散装物料（固体物料或粉状物料）从物料输送装置上，自由下落在堆料场上形成的类似圆锥形的料堆，料堆斜面是自然塌落形成，在生产过程中（即取料后），料堆的形状始终处于一种动态变化中。大多数企业进行料堆的库存量结算及动态管理时依然沿用传统的工程测量方法完成。这种人工断面测量方法，劳动强度大，采样点少，测量时间长，其测量的结果也很不精确。由于不能经常地进行测量，所以无法做到及时获取料堆库存量的信息。

随着计算机技术的进步和大量新型传感技术的涌现，人们探索着各种新颖的料堆形状测量方法，如：“超声波测距法”、“摄影测量方法”、“激光扫描技术”、“激光摄像方法”等，这些测量方法的共同特点都是非接触式测量，方法的核心是距离的测量，且多数基于激光测距技术或者作为辅助手段。这些测量方法在具有很多优点的同时，自身也存在着这样或那样的不足，如“超声波测距法”存在死角较多，操作复杂；“摄影测量方法”对环境要求高，解算技术复杂实用性差；“激光扫描技术”受料堆环境影响大、处理时间长；“激光摄像方法”摄像点的捕捉和定位比较困难，失败率高等。

经对现有技术文献的检索发现，授权公告号CN201532189、授权公告日2010.07.21的中国实用新型专利公开了一种基于GPU的料堆的形状测量系统，该系统包括有激光测距仪、走行距离传感器、回转角度传感器、控制器和计算机，系统中的控制器一端连接激光测距仪、走行距离传感器和回转角度传感器，另一端连接计算机，激光测距仪安装在斗轮取料机的悬臂上，回转角度传感器安装在旋转平台上，走行距离传感器固定安装在斗轮取料机的底部。该系统通过走行距离传感器和回转角度传感器来获得激光测距仪在料堆底面上的投影坐标（x轴，y轴），通过激光测距仪来获得料堆表面被测点的高度值（z轴），经过扫描料堆全部表面后，即可得到被测料堆表面的三维坐标数据，获得被测料堆的表面形态，为进行各种量算或三维建模显示提供依据。该实用新型专利公开的测量料堆形状的方法简洁、实用，属于非接触式测量，没有苛刻的测量条件要求，没有复杂的数据处理。虽然灰尘、恶劣气象条件等会对激光测量产生严重影响，但在一般的正常环境条件、没有实时性要求的情况下，这种方法还是能够满足料堆形状测量的要求。

随着企业对料场管理水平要求的越来越高，料场的作业效率凸现其重要性。基于激光、超声波等技术的非接触式测量料堆形状的方法，首选必须完整地扫描测量整个料堆，然后才能得出料堆表面的三维坐标数据，单次测量时间长，料堆越大测量时间就越长。另外，企业从成本方面考虑，一般不会为测量设备单独提供走行机械设备，通常情况下测量设备被安装在堆、取料作业设备上，随作业设备移动，因此，进行料堆形状测量作业时，必须中断堆、取料作业；堆、取料作业时，不能进行料堆形状的测量作业，导致料堆形状测量作业成为堆、取料作业率进一步提高的障碍，由于无法提高料堆形状测量的频度，更做不到料堆形状的快速、实时测量。

因此，综上所述，当对测量料堆形状提出快速、实时性要求时，基于目前测量技术的方法在实际使用中无法满足相关的要求。

发明内容

为了克服现有技术中测量料堆形状出现的众多问题。本发明提供的接触式测量料堆形状的方法，利用臂式斗轮取料机实现接触式实时测量经取料后剩余料堆的形状，在取料作业时，同样能够对料堆形状进行测量，随取随测，快速，实时性强，采用接触式测量，不受外部环境的影响，测量精度能够得到保证，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种接触式测量料堆取料后形状的方法，其特征在于：初次获取待测量料堆的形状数据前，臂式斗轮取料机需对料堆的整个顶面至少取料一次，以生成剩余料堆形状的三维数据，计算后续取料后的料堆形状时，更新取料处的料堆表面的三维数据， 所述三维数据通过以下步骤得到，

步骤（1）计算在取料过程中斗轮下沿与料堆表面接触点的三维坐标，并发送到用于处理料堆形状的计算机；

步骤（2）计算机将接收的斗轮下沿与料堆表面接触点的三维坐标，分类记录在数据库中，拟合出取料后料堆的顶面；

步骤（3）根据取料后料堆顶面边缘点的三维坐标，结合料堆的安息角，拟合取料后的料堆斜面；