專利名稱：一種粉體物料堆的體積密度測量方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖形圖像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種粉體物料堆的體積密度測量方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了保證粉體物料(如煤炭)運(yùn)輸工作的安全有序運(yùn)行，防止粉體物料在運(yùn)輸途中發(fā)生截留、更換、以次充好等作弊現(xiàn)象，煤炭運(yùn)輸監(jiān)控成為煤炭運(yùn)輸中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。對煤炭運(yùn)輸過程進(jìn)行監(jiān)控的核心是測量煤炭運(yùn)輸車中煤炭的體積、質(zhì)量、密度等信息，然后根據(jù)這些信息判斷煤炭在出發(fā)地和目的地之間是否按照正規(guī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行運(yùn)輸。在礦山、電廠、港口及車站等有許多粉體物料堆或粉料車(如煤等)的體積和質(zhì)量需要準(zhǔn)確而快速地測量，即盤煤，多年來這一直成為技術(shù)難題。對煤炭運(yùn)輸過程進(jìn)行監(jiān)控的核心是測量煤炭運(yùn)輸車中煤炭的體積、質(zhì)量、密度等信息。對于運(yùn)輸途中發(fā)生的截留問題，可以通過在出發(fā)地和目 的地的地設(shè)置地磅進(jìn)行很方便的質(zhì)量測量，但對于更換、以次充好等作弊現(xiàn)象，則需要對粉體物料堆的體積和密度進(jìn)行測量。傳統(tǒng)的盤煤方法有如下兩種一、人工盤煤。用推土機(jī)對煤堆整形成標(biāo)準(zhǔn)幾何體后，人工用皮尺或手持激光測距儀進(jìn)行丈量和估算，計(jì)算出煤堆的體積。但是該方法需要耗費(fèi)大量的人力，測量精度低，而且只能對場地中的煤炭進(jìn)行測量，無法對煤炭運(yùn)輸車中的煤炭進(jìn)行測量。二、激光盤煤。目前大多數(shù)激光測距設(shè)備，其功能只局限于距離測量，基本不帶或者只帶簡易的測量儀器設(shè)定程序，無法進(jìn)行二次開發(fā)來滿足用戶需求，而根據(jù)物體進(jìn)行全面的長度、分散點(diǎn)密度等測量的儀器，大多也不能進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)，而如果進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)分析，則需要大量的人力物力與綜合實(shí)施手段才能達(dá)到滿意效果，且儀器相對非常龐大，無法滿足煤炭行業(yè)現(xiàn)場需求。在其他大型項(xiàng)目中，會帶有測量數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目模塊，且其項(xiàng)目龐大，模塊眾多，其使用的算法或是三重積分，或是三維重構(gòu)，沒有將兩者相結(jié)合進(jìn)行計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容
為了準(zhǔn)確真實(shí)地獲取煤炭、粉料等粉體物料堆的現(xiàn)場體積密度數(shù)據(jù)，本發(fā)明提出一種粉體物料堆的體積密度測量方法及其系統(tǒng)。本發(fā)明提出了一種粉體物料堆的體積測量方法，包括SI、搭建激光測量裝置，將N個(gè)激光測量頭并排固定于粉料車通過處的上方架子上，測量之前確保各所述激光測量頭發(fā)射的激光束垂直于水平面，將兩個(gè)最遠(yuǎn)的激光測量頭之間的距離調(diào)整到等于粉料車的寬度，N為大于等于2的正整數(shù)；S2、當(dāng)粉料車的車箱駛?cè)胨黾茏诱路綍r(shí)，控制各所述激光測量頭對所述粉體物料堆表面同時(shí)按照預(yù)設(shè)的相同頻率進(jìn)行掃描，獲得各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)，當(dāng)所述粉料車的車箱駛出所述架子正下方時(shí)結(jié)束掃描；S3、利用計(jì)算機(jī)程序以平行于粉料車行駛方向的方向?yàn)閄軸，以垂直于粉料車行駛方向的方向?yàn)閅軸，以垂直于水平面的方向?yàn)閆軸構(gòu)建三維迪卡爾坐標(biāo)系，計(jì)算各掃描點(diǎn)在所述三維迪卡爾坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；S4、利用計(jì)算機(jī)程序分別對每行和每列的掃描點(diǎn)進(jìn)行樣條插值形成光滑曲線，對所述光滑曲線組成的曲面進(jìn)行二重積分獲取所述粉料車中粉體物料堆的體積。進(jìn)一步地，步驟S3中所述計(jì)算各掃描點(diǎn)在所述三維迪卡爾坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)具體包括通過激光測量頭在第一次掃描和對某掃描點(diǎn)掃描期間所述粉料車行駛的距離確定該掃描點(diǎn)的X坐標(biāo)；通過各激光測量頭所在的位置的Y坐標(biāo)確定各激光測量頭掃描到的所有掃描點(diǎn)Y坐標(biāo)；通過各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)確定各掃描點(diǎn)的Z坐標(biāo)。進(jìn)一步地，步驟S4中所述樣條插值方法為二次樣條插值。進(jìn)一步地，步驟SI中所述激光測量頭個(gè)數(shù)為12。本發(fā)明還提出了一種粉體物料堆的密度測量方法，包括，通過地磅測量出的所述粉體物料堆的質(zhì)量數(shù)據(jù)，通過如上所述的粉體物料堆的體積測量方法測量所述粉體物料堆 的體積數(shù)據(jù)，通過所述質(zhì)量數(shù)據(jù)除以所述體積數(shù)據(jù)獲取所述粉體物料堆的密度數(shù)據(jù)?；谕话l(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提出了一種粉體物料堆的體積測量系統(tǒng)，，包括激光測量裝置，所述裝置包括N個(gè)激光測量頭，所述激光測量頭并排固定于粉料車通過處的上方架子上，測量之前確保各所述激光測量頭發(fā)射的激光束垂直于水平面，確保兩個(gè)最遠(yuǎn)的激光測量頭之間的距離調(diào)整到等于粉料車的寬度，其中所述N為大于等于2的正整數(shù)；激光控制裝置，用于當(dāng)所述粉料車的車箱駛?cè)胨黾茏诱路綍r(shí)，控制所述激光測量裝置中各所述激光測量頭對所述粉體物料堆表面同時(shí)按照預(yù)設(shè)的相同頻率進(jìn)行掃描，用于獲得各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)，當(dāng)所述粉料車的車箱駛出所述架子正下方時(shí)控制所述激光測量裝置結(jié)束掃描，將所述各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)發(fā)送給坐標(biāo)記算軟件模塊；坐標(biāo)記算軟件模塊，用于接收所述激光控制裝置發(fā)送的各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)程序分別計(jì)算各掃描點(diǎn)在以平行于粉料車行駛方向的方向?yàn)閄軸，以垂直于粉料車行駛方向的方向?yàn)閅軸，以垂直于水平面的方向?yàn)閆軸的三維迪卡爾坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，將所有掃描點(diǎn)的三維坐標(biāo)發(fā)送給體積計(jì)算軟件模塊；體積計(jì)算軟件模塊，用于接收所述坐標(biāo)記算軟件模塊發(fā)送的所有掃描點(diǎn)的三維坐標(biāo)，利用計(jì)算機(jī)程序分別對每行和每列的掃描點(diǎn)進(jìn)行樣條插值形成光滑曲線，對所述光滑曲線組成的曲面進(jìn)行二重積分獲取所述粉料車中粉體物料堆的體積。進(jìn)一步地，所述坐標(biāo)記算軟件模塊中所述利用計(jì)算機(jī)程序分別計(jì)算各掃描點(diǎn)在以平行于粉料車行駛方向的方向?yàn)閄軸，以垂直于粉料車行駛方向的方向?yàn)閅軸，以垂直于水平面的方向?yàn)閆軸的三維迪卡爾坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)具體包括通過激光測量頭在第一次掃描和對某掃描點(diǎn)掃描期間所述粉料車行駛的距離確定該掃描點(diǎn)的X坐標(biāo)；通過各激光測量頭所在的位置的Y坐標(biāo)確定各激光測量頭掃描到的所有掃描點(diǎn)Y坐標(biāo)；通過各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)確定各掃描點(diǎn)的Z坐標(biāo)。進(jìn)一步地，體積計(jì)算軟件模塊中所述樣條插值方法為二次樣條插值。進(jìn)一步地，所述激光測量裝置中所述激光測量頭個(gè)數(shù)為12?；谕粯?gòu)思，本發(fā)明還提出了一種粉體物料堆的密度測量系統(tǒng)，包括質(zhì)量測定模塊，用于通過地磅測量出的所述粉體物料堆的質(zhì)量數(shù)據(jù)；體積測定模塊，用于通過如權(quán)利要求6-9之一所述的粉體物料堆的體積測量系統(tǒng)測量所述粉體物料堆的體積數(shù)據(jù)；密度計(jì)算模塊，用于通過所述質(zhì)量數(shù)據(jù)除以所述體積數(shù)據(jù)獲取所述粉體物料堆的密度數(shù)據(jù)。使用本發(fā)明所述的粉體物料堆的體積密度測量方法及其系統(tǒng)，能方便快捷地計(jì)算出粉體物料堆的體積和密度，特別是通過在物料運(yùn)輸?shù)某霭l(fā)地和目的地快速測量粉體物料運(yùn)輸車所運(yùn)輸?shù)牧象w物料的體積和密度，防止粉體物料在運(yùn)輸途中發(fā)生截留、更換、以次充好等作弊現(xiàn)象，保證粉體物料運(yùn)輸工作的安全有序運(yùn)行。


圖I是本發(fā)明具體實(shí)施例一所述的粉體物料堆的體積測量方法流程圖；圖2是本發(fā)明三維曲面生成示意圖；
圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例二所述的粉體物料堆的體積測量系統(tǒng)框圖；圖4到圖9是本發(fā)明不同積分方式介紹的示例圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實(shí)施例一圖I是本實(shí)施例所述的粉體物料堆的體積測量方法流程圖，如圖I所示，本實(shí)施例所述的粉體物料堆的體積測量方法包括S101、搭建激光測量裝置；將N個(gè)激光測量頭并排固定于粉料車通過處的上方架子上，測量之前確保各所述激光測量頭發(fā)射的激光束垂直于水平面，將兩個(gè)最遠(yuǎn)的激光測量頭之間的距離調(diào)整到等于粉料車的寬度。其中，所述激光頭的數(shù)目N為大于等于2的正整數(shù)，激光頭的數(shù)量可根據(jù)煤炭運(yùn)輸車寬度、測量環(huán)境和不同用戶測量精度的不同而進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。以粉體物料為煤炭為例，本實(shí)施例通過將12個(gè)激光測量頭設(shè)置于粉料車上方的架子上，該架子與水平面平行，各激光測量頭在架子上豎直安裝，確保發(fā)射的激光束垂直于水平面，圖2是本發(fā)明三維曲面生成示意圖，如圖2所示，架子上第I個(gè)激光點(diǎn)與第12個(gè)激光點(diǎn)之間的距離與車箱寬度相等，支架與車箱寬邊平行，每個(gè)激光點(diǎn)投射的光線與車箱底
面垂直。S102、當(dāng)粉料車的車箱駛?cè)爰茏诱路綍r(shí)，控制各激光測量頭對粉體物料堆表面同時(shí)按照預(yù)設(shè)的相同頻率進(jìn)行掃描，獲得各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)，車箱駛出架子正下方時(shí)結(jié)束掃描；例如，當(dāng)有待檢測的煤炭運(yùn)輸車進(jìn)入該煤炭運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)的工作區(qū)域時(shí)，12個(gè)激光頭同時(shí)對煤堆自上而下進(jìn)行照射掃描，并將激光在煤堆表面掃描點(diǎn)反饋的光信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，對所述數(shù)字信號進(jìn)行編碼和處理以獲得粉體物料堆表面各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)。當(dāng)煤炭運(yùn)輸車的車尾經(jīng)過激光頭時(shí)，結(jié)束掃描。S103、構(gòu)建三維迪卡爾坐標(biāo)系，計(jì)算各掃描點(diǎn)在的三維迪卡爾坐標(biāo)；利用計(jì)算機(jī)程序以平行于粉料車行駛方向的方向?yàn)閄軸，以垂直于粉料車行駛方向的方向?yàn)閅軸，以垂直于水平面的方向?yàn)閆軸構(gòu)建三維迪卡爾坐標(biāo)系，計(jì)算各掃描點(diǎn)在所述三維迪卡爾坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；通過激光測量頭在第一次掃描和對某掃描點(diǎn)掃描期間所述粉料車行駛的距離確定該掃描點(diǎn)的X坐標(biāo)；通過各激光測量頭所在的位置的Y坐標(biāo)確定各激光測量頭掃描到的所有掃描點(diǎn)Y坐標(biāo)；通過各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)確定各掃描點(diǎn)的Z坐標(biāo)。例如，如圖2所示，各激光測量頭第I次掃描的掃描點(diǎn)的X坐標(biāo)均為O ;各激光測量頭第2次掃描的掃描點(diǎn)的X坐標(biāo)均為第2次掃描距第I次掃描時(shí)車箱移動的距離；各激光測量頭第3次掃描的掃描點(diǎn)的X坐標(biāo)均為第3次掃描距第I次掃描時(shí)車箱移動的距離；依次類推，各激光測量頭第最后一次掃描的掃描點(diǎn)的X坐標(biāo)均為該次掃描距第I次掃描時(shí)車箱移動的距離，也為車箱的長度值。第I個(gè)激光測量頭所測得的所有掃描點(diǎn)的Y坐標(biāo)均為0，第2個(gè)激光測量頭所測得的所有掃描點(diǎn)的Y坐標(biāo)均為第2個(gè)激光測量頭到第I個(gè)激光測量頭的距離；第3個(gè)激光測量頭所測得的所有掃描點(diǎn)的Y坐標(biāo)均為第3個(gè)激光測量頭到第I個(gè)激光測量頭的距離；依 次類推，第12個(gè)激光測量頭所測得的所有掃描點(diǎn)的Y坐標(biāo)均第12個(gè)激光測量頭到第I個(gè)激光測量頭的距離，也為車箱的寬度值。各掃描點(diǎn)的Z值均由步驟S102所獲得各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)確定，需要說明的是，測量所得的直接高度數(shù)據(jù)是指激光測量頭照射到的點(diǎn)到該激光測量頭之間的高度，該掃描點(diǎn)在上述三維迪卡爾坐標(biāo)系下的Z坐標(biāo)需要將激光測量頭到車箱底部的距離減去上述直接高度數(shù)據(jù)獲得。S104、分別對對各行和各列掃描點(diǎn)進(jìn)行樣條插值形成光滑曲線，對光滑曲線組成的曲面進(jìn)行二重積分。利用計(jì)算機(jī)程序分別對每個(gè)激光測量頭掃描到的所有掃描點(diǎn)進(jìn)行樣條插值形成光滑曲線，分別對每個(gè)掃描時(shí)刻所有激光測量頭掃描到的掃描點(diǎn)進(jìn)行樣條插值形成光滑曲線，對所述光滑曲線組成的曲面進(jìn)行二重積分獲取所述粉料車中粉體物料堆的體積。其中，樣條插值是使用一種名為樣條的特殊分段多項(xiàng)式進(jìn)行插值的形式。由于樣條插值可以使用低階多項(xiàng)式樣條實(shí)現(xiàn)較小的插值誤差，這樣就避免了使用高階多項(xiàng)式所出現(xiàn)的龍格現(xiàn)象，樣條插值具體方法有很多，例如，包括線性樣條插值、二次樣條插值、三次樣條插值。本實(shí)施例以二次樣條插值為例，使用Matlab函數(shù)庫來實(shí)現(xiàn)，主要用到的Matlab中的griddata函數(shù)、mesh函數(shù)、Iinspace函數(shù)。例如,對10個(gè)掃描點(diǎn)以二次樣條插值為例，所述10個(gè)掃描點(diǎn)坐標(biāo)是A=xI, yl, zl; x2, y2, z2;........; xlO, ylO, zlO];x=A(:, I);y=A(:, 2);z=A(:，3);N=IOO ；//插值點(diǎn)數(shù)，實(shí)際使用時(shí)需確定，暫寫100x0=l inspace (min (x), max (x), N);y0=l inspace (min (y), max (y), N);[X，Y, Z]=griddata(x, y, z, x0，，yO, ’ v4’) ;// 插值擬合曲面。
figure;mesh (X，Y，Z) ; //體積的近似值用下代碼L=sum (sum (abs (Z)));S=abs ((yO (2)-yO (I)) * (x0 (2)-χ0 (I)));V=L*S;所述V的值就是體積值。依據(jù)該算法計(jì)算出粉料車內(nèi)粉體物料堆的體積，進(jìn)一步地，通過地磅測量出的所述粉體物料堆的質(zhì)量數(shù)據(jù)，使用密度計(jì)算公式密度=質(zhì)量/體積，可求出密度。 其中，多重積分是定積分的一類，它將定積分?jǐn)U展到多元函數(shù)(多變量的函數(shù))，例如求f (X, y)或者f (X, y, z)類型的多元函數(shù)的積分。下面對各種不同的多重積分進(jìn)行介紹和分析譬如，邊長為4X6X5的長方體的體積可以通過兩種方法得到通過函數(shù)f (X，y) =5在xy平面中的區(qū)域D，也就是長方體的底上的雙重積分/ / D5dx dy或者是常函數(shù)I在長方體上的三重積分iff Idx dy dz令η為大于I的自然數(shù)?？紤]所謂的半開η維矩形(下面簡稱矩形)。對于平面，η=2,而多重積分就是雙重積分。
T = [tti, fei) X [a-2, i>2) X …X K, hn) C S"。將每個(gè)區(qū)間[ai，bi)分成有限個(gè)不重疊的子區(qū)間，每個(gè)都是左閉右開。將子區(qū)間記為Ii。則，所有所有如下形式的子矩形的族C= I1X I2 X · · · X In是T的一個(gè)劃分，也即，子矩形C是互不重疊的，而且它們并集為T。C中的子矩形的直徑按照定義是C中最大的邊長，而T的劃分的直徑就是劃分中的子矩形的最大直徑。令f:T —R為定義在T上的函數(shù)?？紤]如上定義的T的劃分T = C1 U C2 U · · · U Cni其中m是正整數(shù)。如下形式的和稱為黎曼和
観Y^f(Pk) Hi(Cfc)其中，對于每個(gè)k，點(diǎn)Pk在Ck中，而m(Ck)是笛卡爾積為Ck的區(qū)間的邊長之積。函數(shù)f稱為黎曼可積，如果如下極限存在
m S = IimJ]/(ft)m(C&)其中極限取遍所有直徑最大為δ的T的劃分。若f黎曼可積，S稱為f在T上的黎曼積分。記為/ Tf (X) dx定義在任意有界η維集合上的函數(shù)的黎曼和可以通過將函數(shù)延拓到一個(gè)半開半閉矩形上來求出，其取值在原來的定義域之外為O。然后，原來的函數(shù)的積分就定義為延展的函數(shù)在矩形區(qū)域中的積分(如果存在的話)。下文中η維黎曼積分簡稱多重積分。多重積分具有很多與單變量函數(shù)的積分一祥的性質(zhì)(線性，可加性，單調(diào)性，等等)。而且，和單變量情況ー樣，可以用多重積分找出函數(shù)在給定集合上的積分。具體來講，給定集合D c Rn和D上的可積函數(shù)f，f在定義域上的平均值為
權(quán)利要求
1.一種粉體物料堆的體積測量方法，其特征在于，包括 51、搭建激光測量裝置，將N個(gè)激光測量頭并排固定于粉料車通過處的上方架子上，測量之前確保各所述激光測量頭發(fā)射的激光束垂直于水平面，將兩個(gè)最遠(yuǎn)的激光測量頭之間的距離調(diào)整到等于粉料車的寬度，N為大于等于2的正整數(shù)； 52、當(dāng)粉料車的車箱駛?cè)胨黾茏诱路綍r(shí)，控制各所述激光測量頭對所述粉體物料堆表面同時(shí)按照預(yù)設(shè)的相同頻率進(jìn)行掃描，獲得各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)，當(dāng)所述粉料車的車箱駛出所述架子正下方時(shí)結(jié)束掃描； 53、利用計(jì)算機(jī)程序以平行于粉料車行駛方向的方向?yàn)閄軸，以垂直于粉料車行駛方向的方向?yàn)閅軸，以垂直于水平面的方向?yàn)閆軸構(gòu)建三維迪卡爾坐標(biāo)系，計(jì)算各掃描點(diǎn)在所述三維迪卡爾坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)； 54、利用計(jì)算機(jī)程序分別對每行和每列的掃描點(diǎn)進(jìn)行樣條插值形成光滑曲線，對所述光滑曲線組成的曲面進(jìn)行二重積分獲取所述粉料車中粉體物料堆的體積。
2.如權(quán)利要求I所述的粉體物料堆的體積測量方法，其特征在于，步驟S3中所述計(jì)算各掃描點(diǎn)在所述三維迪卡爾坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)具體包括通過激光測量頭在第一次掃描和對某掃描點(diǎn)掃描期間所述粉料車行駛的距離確定該掃描點(diǎn)的X坐標(biāo)；通過各激光測量頭所在的位置的Y坐標(biāo)確定各激光測量頭掃描到的所有掃描點(diǎn)Y坐標(biāo)；通過各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)確定各掃描點(diǎn)的Z坐標(biāo)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的粉體物料堆的體積測量方法，其特征在于，步驟S4中所述樣條插值方法為二次樣條插值。
4.如權(quán)利要求3所述的粉體物料堆的體積測量方法，其特征在于，步驟SI中所述激光測量頭個(gè)數(shù)為12。
5.一種粉體物料堆的密度測量方法，其特征在于，包括，通過地磅測量出的所述粉體物料堆的質(zhì)量數(shù)據(jù)，通過如權(quán)利要求1-4之一所述的粉體物料堆的體積測量方法測量所述粉體物料堆的體積數(shù)據(jù)，通過所述質(zhì)量數(shù)據(jù)除以所述體積數(shù)據(jù)獲取所述粉體物料堆的密度數(shù)據(jù)。
6.一種粉體物料堆的體積測量系統(tǒng)，其特征在于，包括 激光測量裝置，所述裝置包括N個(gè)激光測量頭，所述激光測量頭并排固定于粉料車通過處的上方架子上，測量之前確保各所述激光測量頭發(fā)射的激光束垂直于水平面，確保兩個(gè)最遠(yuǎn)的激光測量頭之間的距離調(diào)整到等于粉料車的寬度，其中所述N為大于等于2的正整數(shù)； 激光控制裝置，用于當(dāng)所述粉料車的車箱駛?cè)胨黾茏诱路綍r(shí)，控制所述激光測量裝置中各所述激光測量頭對所述粉體物料堆表面同時(shí)按照預(yù)設(shè)的相同頻率進(jìn)行掃描，用于獲得各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)，當(dāng)所述粉料車的車箱駛出所述架子正下方時(shí)控制所述激光測量裝置結(jié)束掃描，將所述各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)發(fā)送給坐標(biāo)記算軟件模塊； 坐標(biāo)記算軟件模塊，用于接收所述激光控制裝置發(fā)送的各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)程序分別計(jì)算各掃描點(diǎn)在以平行于粉料車行駛方向的方向?yàn)閄軸，以垂直于粉料車行駛方向的方向?yàn)閅軸，以垂直于水平面的方向?yàn)閆軸的三維迪卡爾坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，將所有掃描點(diǎn)的三維坐標(biāo)發(fā)送給體積計(jì)算軟件模塊； 體積計(jì)算軟件模塊，用于接收所述坐標(biāo)記算軟件模塊發(fā)送的所有掃描點(diǎn)的三維坐標(biāo)，利用計(jì)算機(jī)程序分別對每行和每列的掃描點(diǎn)進(jìn)行樣條插值形成光滑曲線，對所述光滑曲線組成的曲面進(jìn)行二重積分獲取所述粉料車中粉體物料堆的體積。
7.如權(quán)利要求6所述的粉體物料堆的體積測量系統(tǒng)，其特征在于，所述坐標(biāo)記算軟件模塊中所述利用計(jì)算機(jī)程序分別計(jì)算各掃描點(diǎn)在以平行于粉料車行駛方向的方向?yàn)閄軸，以垂直于粉料車行駛方向的方向?yàn)閅軸，以垂直于水平面的方向?yàn)閆軸的三維迪卡爾坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)具體包括通過激光測量頭在第一次掃描和對某掃描點(diǎn)掃描期間所述粉料車行駛的距離確定該掃描點(diǎn)的X坐標(biāo)；通過各激光測量頭所在的位置的Y坐標(biāo)確定各激光測量頭掃描到的所有掃描點(diǎn)Y坐標(biāo)；通過各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)確定各掃描點(diǎn)的Z坐標(biāo)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的粉體物料堆的體積測量系統(tǒng)，其特征在于，體積計(jì)算軟件模塊中所述樣條插值方法為二次樣條插值。
9.如權(quán)利要求8所述的粉體物料堆的體積測量系統(tǒng)，其特征在于，所述激光測量裝置中所述激光測量頭個(gè)數(shù)為12。
10.一種粉體物料堆的密度測量系統(tǒng)，其特征在于，包括 質(zhì)量測定模塊，用于通過地磅測量出的所述粉體物料堆的質(zhì)量數(shù)據(jù)； 體積測定模塊，用于通過如權(quán)利要求6-9之一所述的粉體物料堆的體積測量系統(tǒng)測量所述粉體物料堆的體積數(shù)據(jù)； 密度計(jì)算模塊，用于通過所述質(zhì)量數(shù)據(jù)除以所述體積數(shù)據(jù)獲取所述粉體物料堆的密度數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粉體物料堆的體積密度測量方法及其系統(tǒng)，體積測量方法包括將N個(gè)激光測量頭并排固定于粉料車上方的架子上，當(dāng)粉料車駛?cè)爰茏诱路綍r(shí)，控制各激光測量頭對粉體物料堆表面同時(shí)按照預(yù)設(shè)的相同頻率進(jìn)行掃描，獲得各掃描點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)，當(dāng)粉料車的車箱駛出架子正下方時(shí)結(jié)束掃描；構(gòu)建三維迪卡爾坐標(biāo)系，計(jì)算各掃描點(diǎn)的三維坐標(biāo)；利用計(jì)算機(jī)程序?qū)呙椟c(diǎn)進(jìn)行樣條插值形成光滑曲線，對所述光滑曲線組成的曲面進(jìn)行二重積分，得到粉料車中粉體物料堆的體積。本發(fā)明能準(zhǔn)確真實(shí)地獲取煤炭、粉料等粉體物料堆的現(xiàn)場體積數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲取密度數(shù)據(jù)，能客觀地監(jiān)督運(yùn)輸方使用合法、安全、正規(guī)的手段進(jìn)行煤炭、粉料等粉體物料的運(yùn)輸操作。
文檔編號G01B11/00GK102967260SQ20121043096
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者林建就, 牛相濤, 管軍, 曹嘯 申請人:北京華夏力鴻商品檢驗(yàn)有限公司