一種激光盤煤裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種激光盤煤裝置，屬于煤場堆煤量的測量領域。一種激光盤煤裝置，包括：導軌，其安裝于堆取料機前臂上，所述堆取料機前臂水平轉動；所述導軌的兩端分別固定有限位開關，所述導軌的一端固定有測距傳感器；智能巡回車，其安裝在所述導軌上并沿導軌移動，所述智能巡回車上設有云臺，所述云臺上固定安裝有激光測距裝置和角度傳感器；所述云臺繞水平線轉動。本實用新型所述裝置在整個煤場范圍內測量無盲區(qū)死角，精度、自動化程度好，實時性、可靠性大大地提高。
【專利說明】
一種激光盤煤裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種激光盤煤裝置，用于煤場堆煤量的測量領域。
【背景技術】
[0002] 電廠企業(yè)的燃料費用占發(fā)電企業(yè)成本的70%~80%，燃料管理作為火力發(fā)電廠經 營的重要環(huán)節(jié)，通過對燃料從計劃、采購、運輸、檢斤檢質、存放、分樣、抽樣、化驗、核算以及 數字化煤場、摻配等所有環(huán)節(jié)的管理，最終實現對入廠煤標煤單價的有效控制，燃煤效率的 提升。通過對燃料全過程的監(jiān)控管理，達到控制燃料成本、提高生產效益的目的。其中作為 整個燃料管理系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)的煤量盤存，有著舉足輕重的重要性。為了準確地獲得發(fā) 電廠存煤量，前期用推煤機將不規(guī)則煤堆整形，然后用尺子丈量，計算出煤堆的體積，再乘 以煤的比重，得到存煤量將這樣的過程稱為盤煤。但是，這種方法測量結果誤差較大。采用 視頻成像技術測量盤煤技術，由于是二維圖形且煤與周邊環(huán)境色差不大，受氣候光照等自 然環(huán)境影響大，從而降低了測量精度和可靠性。
[0003] 目前采用激光盤煤測量裝置減少了人為因素產生的測量誤差，實現了煤場的自動 化盤煤，系統(tǒng)安全、可靠、省時，測量效果可靠精度高。其中，便攜式激光盤煤儀操作復雜，需 要人工選擇多個測量點進行測量，耗時較久且測量精度不準確;而固定式激光盤煤儀由于 固定無法移動，對于堆煤情況復雜的煤場存在很多盲區(qū)從而造成測量精度不準確，為了確 保精度滿足系統(tǒng)要求須安裝兩臺甚至更多固定式激光盤煤儀。
[0004] 因此，為解決煤場現有的激光盤煤方案盤煤誤差較大、造價高昂的問題，設計出一 種自動化程度高、誤差小、成本低、安全可靠的盤煤裝置是本領域技術人員所面臨的一個技 術難題。 【實用新型內容】
[0005] 為解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種激光盤煤裝置。
[0006] 本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：
[0007] -種激光盤煤裝置，包括：
[0008] 導軌，其安裝于堆取料機前臂上，且平行于所述堆取料機前臂，所述堆取料機前臂 通過回轉機構A水平轉動;所述導軌的兩端分別固定有限位開關，所述導軌的一端固定有測 距傳感器；
[0009] 智能巡回車，其安裝在所述導軌上并沿導軌移動，所述智能巡回車上設有云臺，所 述云臺上固定安裝有激光測距裝置和角度傳感器;所述云臺通過回轉機構B繞水平線轉動；
[0010] 上位機，用于控制所述智能巡回車的移動；
[0011]后臺計算機，用于接收測量參數并計算得到堆煤量。
[0012] 進一步的，所述智能巡回車上的云臺上還設有角度控制器，用于控制所述云臺的 旋轉。
[0013] 進一步的，所述角度傳感器用于測量所述堆取料機前臂的旋轉角度和所述云臺的 旋轉角度。
[0014] 進一步的，所述限位開關用于確定所述智能巡回車的移動起點和終點。
[0015] 進一步的，所述測距傳感器用于確定所述智能巡回車的位移。
[0016] 進一步的，所述激光測距裝置用于測量激光發(fā)送端到掃描點的距離。
[0017] 進一步的，所述測量參數包括智能巡回車的位移、堆取料機前臂的旋轉角度、云臺 的旋轉角度和激光發(fā)送端到掃描點的距離。
[0018] 本實用新型的有益效果為：
[0019] 本實用新型所述裝置在整個煤場范圍內測量無盲區(qū)死角，精度、自動化程度好、實 時性、可靠性大大地提高，從而無需人工干預。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型所述激光盤煤裝置結構示意圖；
[0021] 其中，1-75Γ臺，2_堆取料機前臂，3_導軌，4_堆取料機立柱。
【具體實施方式】
[0022] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本 實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023] 一種激光盤煤裝置，如圖1所示，包括：
[0024]導軌3，其安裝于堆取料機前臂2上，且平行于所述堆取料機前臂2，所述堆取料機 前臂2通過回轉機構A水平轉動;所述導軌3的兩端分別固定有限位開關，所述限位開關用于 確定所述智能巡回車的移動起點和終點;所述導軌3的一端固定有測距傳感器;所述測距傳 感器用于確定所述智能巡回車的位移。
[0025]智能巡回車，其安裝在所述導軌3上并沿導軌3移動，所述智能巡回車上設有云臺 1，所述云臺1上固定安裝有激光測距裝置和角度傳感器，所述激光測距裝置用于測量激光 發(fā)送端到掃描點的距離，所述角度傳感器用于測量所述堆取料機前臂2的旋轉角度和所述 云臺1的旋轉角度。所述云臺1通過回轉機構B繞水平線轉動。
[0026] 上位機，用于控制所述智能巡回車的移動。
[0027] 后臺計算機，用于接收測量參數并計算得到堆煤量。
[0028]所述智能巡回車上的云臺1上還設有角度控制器，用于控制所述云臺1的旋轉。
[0029] 所述測量參數包括智能巡回車的位移、堆取料機前臂2的旋轉角度、云臺1的旋轉 角度和激光發(fā)送端到掃描點的距離。
[0030] -種使用所述的激光盤煤裝置盤煤的方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0031] 步驟1，采集數據：
[0032] 步驟1.1，以智能巡回車起始點豎直向下與水平面的交點為坐標原點，沿導軌方向 為X軸方向，以右手法則建立空間直角坐標系；
[0033]智能巡回車位移距離為t處時，所述云臺上的激光掃描的最大角度為α，
[0034]
[0035]
[0036] 其中，r為圓形煤場半徑，H為堆取料機前臂高度，1為云臺上的激光發(fā)送端到導軌 的長度，L1S智能巡回車起始點到堆取料機立柱的水平距離；
[0037]激光掃描到P點（x，y，z)時，所述云臺與豎直方向的夾角為β，智能巡回車位移為t， 激光發(fā)送端距離P點為s，L為導軌長度，堆取料機前臂旋轉角度為0時：
[0038] x = t
[0039] y = s · β?ηβ
[0040] z = H-1-s · cosP [0041 ]其中，
[0042] t<L
[0043] β<α
[0044] 當堆取料機前臂旋轉角度為Θ時：
[0045] x = t · cosB-s · β?ηβ · sinB-Li · (1-cosB) 〇 < θ<360〇
[0046] y = t · sinB+s · β?ηβ · cos0+Li · sinB
[0047] z = H-1-s · cosP β < a
[0048] 由堆取料機前臂旋轉角度Θ、云臺與豎直方向的夾角β、智能巡回車位移t、激光發(fā) 送端到P點距離S，確定圓形煤場內任意點的空間坐標；
[0049] 步驟1.2,以固定時間間隔采樣的方式來獲取數據，智能巡回車沿X軸從0以等間距 運動、停止到L，再從L以等間距運動、停止到0,循環(huán)進行橫向掃描；掃描前，將云臺偏轉到角 度-a，智能巡回車停止時，所述云臺以定值ω旋轉，云臺上激光從-a~a進行一次縱向掃描， 智能巡回車第二次停止時，云臺上激光從a~-a再進行一次縱向掃描，循環(huán)進行縱向掃描， 所述縱向掃描為縱向等角度掃描;堆取料機前臂處于Θ角度完成橫向掃描后，以等間隔角度 旋轉后再進行橫向掃描和縱向掃描，完成360°的旋轉后，獲得整個煤場的采樣數據點；
[0050] 步驟2,處理數據：
[0051]步驟2.1，以數據塊的形式對數據進行存儲和操作，一次縱向掃描數據存儲為一 行，一次橫向掃描數據存儲為一幀;一次縱向描數據η個點，一幀數據m行，第一行所掃描到 的數據為an，a12，a 13. · .aln，其他行掃描到的數據量依次減少，第i行掃描的有效數據個數為 int(a/co )，其中，α為第i行掃描的最大角度，int(a/co )不大于η;
[0052] -次橫向掃描理論上可以獲取半個圓形煤場的掃描點數，但由于煤堆的高度阻 礙，一次橫向掃描會存在一些掃描盲區(qū)，因此使堆取料機前臂旋轉Θ再進行橫向掃描。
[0054] 數據處理從an開始沿兩邊擴展，取與之相鄰兩點做平面即an，a12，a21，這三點所連 成的線為平面邊界，然后取依次ai2，ai3，a22;ai3，ai4，a23 · · .aij，aij+i，ai+ij，直至全部點數完 成；
[0055] 測量不準確主要來源于高地勢點對低地勢點屏蔽，因此對與重合面的選取應該選 擇低地勢平面。
[0056]步驟2.2，通過后臺計算機完成上述數據處理，獲取煤場的3D圖形；
[0057]步驟2.3，根據所獲取的煤場3D圖形，進行積分運算，獲取煤場的堆煤量體積，再乘 以樣值煤密度，得到煤場總的堆煤量。
[0058]本實用新型利用激光測距裝置、角度傳感器配以角度控制器固定安裝在高精度云 臺上，控制云臺的旋轉可以聯(lián)動激光測距裝置及角度傳感器水平正交或者垂直正交煤場做 同步運動。同時智能巡回車載著云臺在圓形煤場堆取料機前臂上安裝的一條導軌定時循環(huán) 移動。激光測距裝置即可跟隨堆取料機前臂的移動以及上位機控制的智能巡回車移動實現 整個煤場全自動無死角掃描，激光測距裝置測量的煤高度參數、角度傳感器測量的角度參 數結合堆取料機移動得到的水平移動參數上傳到后臺計算機，采用建立好的3D數據顯示模 型再現煤場堆料三維顯示，從而對整個顯示形狀采用軟件算法可得堆煤量，這種計算模型 具有較高的精確度和可靠性，能準確對煤場堆煤量進行測量。
[0059]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本 領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則 之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種激光盤煤裝置，其特征在于，包括： 導軌（3)，其安裝于堆取料機前臂（2)上，且平行于所述堆取料機前臂（2)，所述堆取料 機前臂（2)通過回轉機構A水平轉動;所述導軌（3)的兩端分別固定有限位開關，所述導軌 (3)的一端固定有測距傳感器； 智能巡回車，其安裝在所述導軌（3)上并沿導軌（3)移動，所述智能巡回車上設有云臺 (1)，所述云臺（1)上固定安裝有激光測距裝置和角度傳感器;所述云臺（1)通過回轉機構B 繞水平線轉動。2. 根據權利要求1所述的激光盤煤裝置，其特征在于，所述智能巡回車上的云臺（1)上 還設有角度控制器。
【文檔編號】G01B11/00GK205537508SQ201620238312
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】王艷春, 周曉峰, 孫斌, 李亞超, 陳婷, 楊維剛, 龔京松, 成瑞蘭, 喬支昆, 蘇昊
【申請人】大唐環(huán)境產業(yè)集團股份有限公司, 湖南先步信息股份有限公司