[实用新型]煤场堆煤体积自动计量测绘装置

说明书

本实用新型按IPC国际专利分类法属于G物理技术仪器G01测量计量测试技术类，主要涉及一种煤场堆煤体积自动计量测绘装置。

现有技术中与本实用新型相关的技术如：1993年8月授权的中国专利90108344.5、名称为“大煤堆体积的自动测量装置”和1996年《中国电力》第4期发表的“煤场储量计量测绘系统”，它们的目的均是为了解决发电厂煤场堆积煤炭体积的计量问题。前者是利用煤场上现有的门式堆取料机和装在上面的小车作两维机械扫描运动，利用装在小车上的激光器和线阵CCD摄像机组成的光电探测系统对煤堆各点表面高度进行逐点光学测距。即将在不同高度煤表面形成的激光点成像在线阵CCD的不同像元上，根据像点在CCD上的不同位置确定煤堆表面各点高度，再进行积分计算，求得煤堆体积。这种技术原理存在的问题是：(1)由激光器和线阵CCD摄像机组成的光电探测系统在对煤堆表面高度进行光学测距时，其测距精度与激光器和线阵CCD摄像机之间的相互位置有关，与线阵CCD摄像机镜头的焦距有关，同时也与摄像机和煤炭为表面之间的距高有关，因此它很难实现距离的精确测量，(2)利用门式堆取料机及小车的机械运动实现光电探测系统的平面扫描运动，平面扫描运动速度难以提高，而且操作困难，它将从整体上影响煤炭体积的测量精度。“煤场储量自动计量测绘系统”则主要由脉冲超声测距传感器、数据采集仪和微机三部分组成，其原理是把煤场的煤堆划分成若干个底面积较小的小柱体，用超声测距传感器测出每个小柱体的平均高度，求出每个小柱体体积再相加便得到全煤场堆煤的体积。这种技术也存在有以下不足：首先，超声传感器的测距时间和测距精度限制着系统的工作性能，我们知道超声波在空气中的传播速度约为340m/s，如果一次典型测量距离为17m，测距传感器每次测量的停留时间至少为0.1秒，这对大面积精确测量要保证测量点数将非常困难；另外，由于超声波在空气中传播速度与空气介质的密度相关，而在复杂的煤场条件下空气介质的密度变化很难准确测定，所以煤炭表面距离的测量精度就会受到影响；第二点不足是该技术的平面定位困难，这是由于它也同样利用了门式堆取料机及小车的机械运动造成，操作复杂困难，也影响整体测量精度。

本实用新型的目的在于提供一种能提高煤炭表面距离测量精度和煤炭表面测量点平面定位精度且精度高、速度快的煤场堆煤体积自动计量测绘装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，煤场堆煤体积自动计量测绘装置，它是由门式堆取料机、钢轨、激光测距仪和计算机构成，其特征在于采用两台相位式激光测距仪分别安装在门式堆取料机的行车架上，其中一台激光测距仪与固定于行车架横梁中部的角度扫描转动平台连接，在行车架沿钢轨运动方向的场外设置一个与另一激光测距仪对应的靶标，该激光测距仪输出的距离信号通过计算机的串口输入计算机，角度扫描转动平台输出的角度信号和与之相接的激光测距仪输出的距离信号分别通过一个并行接口板输入计算机。本实用新型在煤场门式堆取料机的行车架横梁中心附近选择某一固定点为基点，采用一激光测距仪和与之对应的场外靶标测量出基点X方向的距离，另一位于基点处的激光测距仪在角度扫描转动平台的带动下左右扫描，测量出该基点在空间角度下到达煤炭表面的距离，通过该距离和角度数值就可计算出被测量点相对于测量基点的空间三维坐标，随着角度扫描平台扫描角度和门式堆取料机行车架纵向位置的变化，就可得到一定范围的煤堆表面三维坐标值，选择合理的测量基点位置和测量角度变化范围就可得到整个煤堆的表面三维坐标值，利用这些数值，再通过数学插值和数值积分计算即可获得煤堆体积，在上述测量过程中，由计算机发出测量启动指令后，位于基点处的激光测距仪和角度扫描转动平台是各自独立工作，测量数据直接降输到计算机的两个并行接口上，当测量开始时，角度扫描转动平台位于0度位置，计算机首先通过串行接口采集激光测距仪相对靶标的X方向距离信号，角度扫描转动平台带动另一台激光测距仪从0度向两边进行住复扫描运动，此时该激光测距仪就以确定的速度进行基点至煤炭表面的距离测量，角度扫描转动平台随时输出平台扫描的角度位置信号，计算机分别顺序通过并行接口采集测距仪的距离信号和角度平台的角度信号，从而实时得出煤炭表面各点的三维坐标值，最后计算出煤堆体积。