一种远程高精度全范围激光盘煤系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种远程高精度全范围激光盘煤系统，包括防护罩、激光扫描仪、转动云台、设备支架、就地控制箱和计算机，所述防护罩设置在激光扫描仪的外部；所述激光扫描仪安装在所述转动云台上，所述转动云台安装在所述设备支架的顶端，所述设备支架安装在堆取料机门架上，所述激光扫描仪与转动云台分别与所述就地控制箱连接，所述就地控制箱与计算机相连接，其特征在于：还包括倾角仪和编码器，所述倾角仪设置在所述转动云台上以获取转动云台的偏转角度；所述编码器设置在堆取料机上以实现行程定位。本实用新型定位更加精确，相对测量误差和重复测量误差更小；人为影响因素少，煤储量测量结果更加精确，扫描得到的煤堆堆形更加逼真。
【专利说明】一种远程高精度全范围激光盘煤系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种激光扫描仪应用装置，尤其涉及一种储煤场远程高精度全范围激光盘煤系统。
【背景技术】
[0002]为满足生产和管理需要，燃煤电厂等用煤大户需要及时掌握场存燃料准确数据，以便制定相应的生产调度、采购和库存决策；科学合理地组织生产、配煤掺烧；快速应对燃料市场变化，节约成本、提高经济效益。
[0003]长期以来，国内火电厂普遍采用人工估算方式，即先用推土机对煤堆整型，再拉皮尺进行人工测量，最后估算出煤堆的体积量。该方法笨拙落后，测量误差大，费时费力，效率低下。随着科技的发展，煤场堆体积测量在技术上有了很大的进步。超声波测距技术利用脉冲超声测距传感器完成煤场高度的测量，但由于煤场条件复杂，难以准确测定空气介质的密度变化，测量精度无法保证，不能达到测量大型料场的应用要求；基于无棱镜的全站仪盘煤系统采用在煤场周围均匀布设一定数量的基础控制点，选择GPS或全站仪在每个基础控制点上对煤堆在有效观测范围内进行扫描，但该系统存在成本高、施工困难、操作复杂等问题；基于雷达扫描的盘煤系统通过测量雷达波往返目标飞行的时间来计算出煤堆的高度，但雷达测距存在频率不纯的缺点，易受环境电磁场干扰，测量精度得不到保障。
[0004]本申请的发明人曾在实用新型专利CN201220166684.9中公开了一种固定式全方向激光盘煤装置，主要由激光器、转动云台、防护罩、设备支架、就地控制箱等组成。所述的激光器安装在云台上，通过转动云台调整其扫描角度，实现煤场全范围测量。将装置固定安装在堆取料机门架上，借助堆取料机的行走，同时完成堆取料机左右两侧煤场的测量。该装置测量过程简单高效，自动化程度高，但由于云台是齿轮连接，负载过重时，会出现输出角度值不够精确的情况，且当斗轮机出现突然跳动等非匀速状态时，利用堆取料机的匀速行驶实现煤场的平面定位也会存在一定的误差，这些误差的存在都会影响到后续煤堆体积的准确获取，该装置利用串口进行通讯和控制，只能在堆取料机司机室进行测量，不能实现煤储量的远程自动测量。
实用新型内容
[0005]实用新型目的:本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可提高测量精度和实现远程自动测量的储煤场远程高精度全范围激光盘煤系统。
[0006]技术方案:本实用新型所述的远程高精度全范围激光盘煤系统，包括防护罩、激光扫描仪、转动云台、设备支架、就地控制箱和计算机，所述防护罩设置在激光扫描仪的外部，防护罩可自动开、启，能有效防止煤场粉尘污染测量设备，保证设备的全天候稳定工作，最大限度地减少维护工作，并延长系统使用寿命；所述激光扫描仪安装在所述转动云台上，所述转动云台安装在所述设备支架的顶端，通过转动云台水平和垂直方向旋转调整其扫描角度，扩大激光扫描仪扫描范围，有效克服激光扫描仪扫描盲区；所述设备支架安装在堆取料机门架上，使测量不受煤堆高度限制，并且在堆取料机的配合下，可同时完成堆取料机左、右两个煤场的三维坐标定位，实现煤场全范围测量；所述激光扫描仪与转动云台分别与所述就地控制箱连接，所述就地控制箱与计算机相连接，其特征在于:还包括倾角仪和编码器，所述倾角仪设置在所述转动云台上以获取转动云台的偏转角度；所述编码器设置在堆取料机上以实现行程定位，使测量不受堆取料机行走速度的限制，保证测量数据的可靠性，有效提高系统的测量精度和重复测量吻合精度，满足重复性要求，可以最大限度地减少人为测量误差。
[0007]系统中激光扫描仪优选采用长距离激光扫描仪，能有效地保证测量距离和精度。
[0008]优选地，所述倾角仪设置在转动云台上的防护罩底板内侧，可有效保护所述倾角仪，延长使用寿命，并提供了一个确保倾角仪精确工作的外部工作环境。
[0009]优选地，所述编码器设置在堆取料机的轮转轴上，随着堆取料机的行驶准确定位堆取料机行程，有效提高煤储量测量精度。
[0010]优选地，所述激光扫描仪与所述就地控制箱通过以太网通讯连接；所述转动云台通过转换器与所述就地控制箱通过以太网通讯连接；所述编码器通过转换器与所述就地控制箱通过以太网通讯连接；所述就地控制箱与计算机之间通过以太网通讯连接。远程通过计算机连接到网络上，即可以开始测量。计算机中测量软件控制系统中各个设备协同工作，当煤场扫描完成后，采集到的测量数据经盘煤软件处理后即可得到煤场储煤量，并生成高精度煤堆三维立体图像。
[0011]本实用新型与现有技术相比，其有益效果是:1、本实用新型激光扫描仪不同角度扫描时，通过倾角仪定位转动云台的偏转角度，定位更加精确；通过编码器对堆取料机的水平定位，相对测量误差和重复测量误差更小；人为影响因素少，煤储量测量结果更加精确，扫描得到的煤堆堆形更加逼真；2、利用以太网通讯技术，可传输和存储更多的测量数据，且提高了数据的传输速率；自动化程度更高，可实现远程自动测量，用户在办公室即可进行测量，使用更加方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型结构示意图；
[0013]图2为激光扫描仪安装位置示意图；
[0014]图3为激光扫描仪扫描的外形示意图；
[0015]图4为扫描分段示意图；
[0016]图5为系统设备连接示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
[0018]实施例1:一种远程高精度全范围激光盘煤系统，包括防护罩1、激光扫描仪2、转动云台4、倾角仪3、设备支架5、编码器8、就地控制箱9和计算机10。
[0019]所述防护罩I设置在激光扫描仪2的外部；所述激光扫描仪2安装在所述转动云台4上，所述倾角仪3设置在所述转动云台4上的防护罩底板内侧以获取转动云台的偏转角度；所述转动云台4安装在所述设备支架5的顶端，所述设备支架5安装在堆取料机6门架上，如图2所示，所述编码器设置在堆取料机6的轮转轴上以实现行程定位，所述激光扫描仪2与所述就地控制箱通过以太网通讯连接，转动云台4通过转换器与所述就地控制箱过以太网通讯连接，编码器通过转换器与所述就地控制箱通过以太网通讯连接，所述就地控制箱与计算机通过以太网通讯连接。
[0020]随着堆取料机6的行走，激光扫描仪2能同时完成堆取料机左右两个煤场7的测量,如图3所示。
[0021]实际测量时，将煤堆沿长度方向按堆取料机行走范围划分为前端、中间、末端三个扫描段，如图4所示。前端和末端区域堆取料机是无法到达的，系统通过转动云台调整激光器扫描角度来扩大扫描范围，有效克服测量盲区，实现全范围测量。
[0022]末端区域扫描时，堆取料机在位置处静止不动，云台向后偏转带动激光扫描仪低头扫描，由于云台是齿轮连接，负载过重时，会出现输出角度值不够精确的情况，在防护罩的底板上安装一个倾角仪,可准确获取每一次云台的偏转角度,从而换算出煤堆测量点的坐标数据，提高煤储量计算精度。
[0023]中间段扫描时，煤堆长度方向的定位是依靠堆取料机的匀速行驶来实现的。当堆取料机出现突然跳动等非匀速状态时，会造成一定的误差，影响到后续煤堆体积的准确获取。在堆取料机车轮的转动轴上安装一个编码器，通过编码器准确定位堆取料机的行程，再与激光扫描仪的扫描数据相匹配，从而换算出该段煤堆测量点的坐标。
[0024]前端区域扫描时，堆取料机在位置处静止不动，云台向前偏转带动激光扫描仪抬头扫描，直到煤场最前端，通过倾角仪准确获取每一次云台的偏转角度，从而换算出煤堆前端测量点的坐标数据，提高煤储量计算精度。
[0025]就地控制箱安装在现场，系统中所有设备在就地控制箱中采用以太网方式实现互相连接，测量时便携式电脑可以放在司机室，通过一根网线将笔记本电脑连接到网络插座即可开始测量，如图5所示。
[0026]激光扫描仪采集了海量的数据云，为了提高数据传输能力和速度，以及方便用户在办公室就可轻松完成煤储量测量，云台和编码器通过转换器，将RS485通讯方式改为以太网通讯方式实现与控制箱的通讯，激光器直接采用以太网方式进行控制，控制箱也采用以太网协议实现与办公室计算机之间的通讯。如此实现了煤储量的远程全自动测量。
[0027]系统完成煤场扫描后，取得煤场的三维空间信息，通过特殊的数据处理，系统测量软件即可最终生成被测目标的表面形态，并得到煤场的储煤量信息。
[0028]如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
【权利要求】
1.一种远程高精度全范围激光盘煤系统，包括防护罩、激光扫描仪、转动云台、设备支架、就地控制箱和计算机，所述防护罩设置在激光扫描仪的外部；所述激光扫描仪安装在所述转动云台上，所述转动云台安装在所述设备支架的顶端，所述设备支架安装在堆取料机门架上，所述激光扫描仪与转动云台分别与所述就地控制箱连接，所述就地控制箱与计算机相连接，其特征在于:还包括倾角仪和编码器，所述倾角仪设置在所述转动云台上以获取转动云台的偏转角度；所述编码器设置在堆取料机上以实现行程定位。
2.根据权利要求1所述的远程高精度全范围激光盘煤系统，其特征在于:所述倾角仪设置在转动云台上的防护罩底板内侧。
3.根据权利要求1所述的远程高精度全范围激光盘煤系统，其特征在于:所述编码器设置在堆取料机的轮转轴上。
4.根据权利要求1所述的远程高精度全范围激光盘煤系统，其特征在于:所述激光扫描仪与所述就地控制箱通过以太网通讯连接。
5.根据权利要求1所述的远程高精度全范围激光盘煤系统，其特征在于:所述转动云台通过转换器与所述就地控制箱通过以太网通讯连接。
6.根据权利要求1所述的远程高精度全范围激光盘煤系统，其特征在于:所述编码器通过转换器与所述就地控制箱通过以太网通讯连接。
7.根据权利要求1所述的远程高精度全范围激光盘煤系统，其特征在于:所述就地控制箱与计算机之间通过以太网通讯连接。
【文档编号】G01B11/00GK203719624SQ201320700592
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】程力, 王秋颖, 陆闽宁, 伍鹏, 邓华, 杨勇 申请人:东南大学