本实用新型属于安息角探测技术领域，具体涉及一种主动超声波安息角探测装置。
背景技术：
斗轮堆取料机是散货(散煤、铁矿粉等)料场堆料取料用的大型机械设备，为实现散货料场内堆取料机的自动堆取工艺，其控制源头是料场的料堆垛形识别。在进行料堆垛形识别时，目前探测到的基础数据仅为距离数据，现有技术中，主要采用激光器测距实现。该种方法主要存在以下不足：(1)由于基于激光测距原理，受环境影响因素较多，如雨、雪、粉尘等，均会影响激光测距精度，进而影响料堆垛形识别精度。如何有效解决上述问题，是目前迫切的事情。
技术实现要素：
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种主动超声波安息角探测装置，可有效解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种主动超声波安息角探测装置，包括超声波传感器(9)、云台本体(8)、云台本体底座(7)、倾角传感器和MCU控制系统；所述云台本体底座(7)固定安装于斗轮堆取料机前臂上，所述云台本体(8)可转动安装于所述云台本体底座(7)上面；所述超声波传感器(9)固定安装于所述云台本体(8)上；控制所述云台本体(8)在所述云台本体底座(7)上转动，进而调节所述超声波传感器(9)的俯仰角度；所述倾角传感器固定安装于所述云台本体(8)上；所述超声波传感器(9)和所述倾角传感器均连接到所述MCU控制系统的输入端；所述MCU控制系统的输出端连接到所述云台本体(8)的控制端。
优选的，还包括供电电源和通讯装置；所述供电电源和所述通讯装置均连接到所述MCU控制系统。
本实用新型提供的主动超声波安息角探测装置具有以下优点：
采用超声波传感器测距，抗环境干扰能力强，从而保证超声波传感器测距精度，有利于提高后续料堆垛形识别精度；
通过简单的结构，可实现堆垛安息角的测量，从而为后续料堆垛形识别提供基础数据，方便后续料堆垛形识别。因此，具有设备结构简单，现场安装简便，符合实际应用现场条件的工业级需求等优点。
附图说明
图1为本实用新型提供的主动超声波安息角探测装置的整体结构示意图；
图2为本实用新型提供的超声波传感器、云台本体和云台本体底座装配关系主视图；
图3为本实用新型提供的超声波传感器、云台本体和云台本体底座装配关系后视图；
图4为本实用新型提供的主动超声波安息角探测装置的原理框图；
图5为本实用新型提供的安息角和倾角传感器测量角之间的关系图。
其中：1是斗轮堆取料机主体结构，2是堆料下料口和取料斗轮，3是散货料堆，4是主动超声波安息角探测装置，5是超声波安息角探测法线，5a为安息角探测角度a探测线，5b为安息角探测角度b探测线，6是斗轮机后方皮带机；7是云台本体底座，8为云台本体，9为超声波传感器。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供一种主动超声波安息角探测装置，可以在斗轮机堆料过程中，探测到料堆安息角和传感器与料堆椎体表面之间的距离，从而向后续的垛形自动探测平台提供更多更准确的数据，有利于实现斗轮机堆料过程中的垛形自动探测。本实用新型解决原超声波测距仪固定安装应用场景限制，拓展到动态的散货装卸设备斗轮堆取料机(简称斗轮机)设备上。
本实用新型将云台、超声波传感器、倾角传感器集成到一体，通过主动安息角探测及测距，为斗轮机自动化运行提供更多基础数据，具有应用成本低，设备结构简单，现场安装简便，符合实际应用现场条件的工业级需求。
结合图1-图4，主动超声波安息角探测装置4包括超声波传感器9、云台本体8、云台本体底座7、倾角传感器和MCU控制系统；云台本体底座7固定安装于斗轮堆取料机前臂上，云台本体8可转动安装于云台本体底座7上面；超声波传感器9固定安装于云台本体8上。控制云台本体8在云台本体底座7上转动，进而调节超声波传感器9的俯仰角度；倾角传感器固定安装于云台本体8上，用于测量云台本体8的实时角度；超声波传感器9和倾角传感器均连接到MCU控制系统的输入端；MCU控制系统的输出端连接到云台本体8的控制端。
具体的，图1是系统整体应用示意图，图中斗轮堆取料机进行堆料作业，物料从堆料下料口处自由落下，形成散货物料料堆，根据物料的物理特性，料堆成圆锥体，圆锥体的锥度不会随意变化，学名叫做安息角。在斗轮堆取料机的前伸主臂上安装有主动超声波安息角探测装置，如超声波安息角探测法线5所示，超声波安息角探测法线与料堆圆锥体表面垂直，超声波传感器同时测出传感器与料堆椎体表面之间的距离，随着料堆体积的不断增大，可以间接算出圆锥体的体积变化。
如图2所示，超声波传感器安装在云台本体底座上的转台上，转台可以俯仰旋转，带动调整超声波传感器的探测线。转台内装有倾角传感器，可以测量出转台与大地水平之间的夹角。转台内装有MCU控制器，超声波传感器和倾角传感器的实时测量值送到MCU，根据结果对云台进行控制和结果输出，云台本体内有电源装置和控制通讯装置，负责供电和对外数据传输。
如图3所示，探测安息角的初始阶段，由于不确定超声波安息角探测法线的具体位置，因此，由MCU控制转台的俯仰转动，探测出安息角探测角度a探测线5a和安息角探测角度b探测线5b及对侧的探测法线长度即距离值，距离最小值即为超声波安息角探测法线的角度，此时，云台本体内的倾角传感器测量出超声波传感器与大地水平面之间的夹角的余角即为料堆的安息角。参考图5，安息角为β，倾角传感器测量角用α表示。
本实用新型提供的主动超声波安息角探测装置具有以下优点：
采用超声波传感器测距，抗环境干扰能力强，从而保证超声波传感器测距精度，有利于提高后续料堆垛形识别精度；
通过简单的结构，可实现堆垛安息角的测量，从而为后续料堆垛形识别提供基础数据，方便后续料堆垛形识别。因此，具有设备结构简单，现场安装简便，符合实际应用现场条件的工业级需求等优点。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。