本发明涉及一种料塔称重设备,尤其涉及一种遥感式料塔称重设备及称重方法。
背景技术:
随着国民经济的提高,中国肉类消费比例逐年提高,畜牧养殖也从散户养殖向着规模化养殖转变,自动化和智能化养猪设备将会在大中规模养猪场中广泛应用。饲料环节成本在生猪养殖过程中占比超过了60%,对于饲料精细化管理的要求也是越来越高。料塔是养殖场中主要的饲料存储空间。因此,迫切需要一种可以自动检测饲料塔仓剩余料量的监控系统。
传统的饲料塔仓的监测方法主要都是靠人工检查。有的饲料塔仓是半透明材质,通过肉眼查看剩余料量。有些饲料塔仓透光性不好,无法通过肉眼查看剩余料量,需要使用手敲击它,通过声音来辨别剩余料量。检查人员在检查完毕后,记录在纸上,在汇报给其他部门。近年来,小部分料塔开始使用地榜式的料塔称重设备。当前料塔称重通过安装地磅,通过机电式的称重,来测量料塔总重,从而获得料塔中的剩余料量。
饲料塔仓的检查流程有肉眼查看、核实、记录纸档和汇报上级部门4个环节。在肉眼查看无法准确计算剩余料量,做不到需求的精细化管理。在纸档记录环节,由于人员的工作失误问题,导致记录纸档的内容有误。记录后需要在汇报给上级部门,会造成数据更新的延迟。
料塔下方安装传统地磅的方法虽然可以做到精细化的管理,但是设备成本高、基建成本高,不符合养殖场的成本要求。其次,地磅承担整个料塔的负重,所以地磅很容易损坏。由于结构复杂,地磅称重的后期维护成本也很高。此外,地磅称重有一定的适用条件,相当一部分旧料塔无法加装该设备。最后,地磅称重只能测量总重,无法区分饲料中水分在总重中所占比例。
综上,传统的料塔称重技术无法同时满足及时、准确、低成本这三重标准。因此,料塔称重技术在养殖场使用不广。由于缺乏准确的料塔剩料数据,养殖场只能通过主观经验进行判断,因此可能会出现备料不足、送料超量等饲料管理方面的缺陷。另一方面,饲料数据和料肉比等养殖关键数据相关。由于缺乏高频精确的料塔剩料数据,养殖场无法全程追踪料肉比信息。在信息缺失的情况下,新型饲料研发陷入停滞,精细化养殖沦为一句空话。
技术实现要素:
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够同时满足及时、准确、低成本这三重标准的遥感式料塔称重设备及称重方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
一种遥感式料塔称重设备,安装于料塔内的顶部,包括t形安装架、线激光源、回波接收器、ccd相机、舵机、中央处理器、时钟电路和远程通信收发电路,所述t形安装架在水平方向呈“t”形,设所述t形安装架的中轴线所在竖向平面及其它与其平行的竖向平面为竖向平面a,设与所述竖向平面a相互垂直的竖向平面为竖向平面b,两个相同的所述线激光源对称安装于所述t形安装架的端部横杆的两端,两个所述线激光源的出射光均向下且发出的线激光位于同一个所述竖向平面b,用于接收所述线激光源的线激光的所述回波接收器安装于所述t形安装架的下表面且所述回波接收器的光轴方向为竖直方向,所述ccd相机和所述舵机分别安装于所述t形安装架的中杆上远离所述线激光源的端部,镜头向下的所述ccd相机的光学滤镜和数字滤镜只允许所述线激光源对应波长的激光通过,所述ccd相机能够被所述舵机驱动旋转但其光学主轴向始终在所述竖向平面a内;所述时钟电路的信号输出端、所述远程通信收发电路的本地通信端、所述线激光源的控制输入端、所述回波接收器的信号输出端、所述ccd相机的通信端、所述舵机的控制输入端分别与所述中央处理器的时钟信号输入端、远程通信端、光源控制输出端、回波信号输入端、图像数据通信端、转向控制输出端对应连接。这种结构适用于料面是平面的情形。
上述结构中,线激光源是一种能够产生线激光的设备,是一种常规设备;回波接收器是一种能够接收激光反射回波的设备,是一种常规设备;ccd相机是一种以电荷耦合器件即ccd为核心的相机,是一种常规设备;舵机是一种能够在中央处理器控制下改变方向的设备,本发明用于改变ccd相机的方向,是一种常规设备;中央处理器、时钟电路和远程通信收发电路都是常规的电子部件和电路。
进一步,所述遥感式料塔称重设备还包括导轨安装支架、导轨步进电机、导轨齿轮、导轨齿带、导轨横杆和导轨滑动块,两个所述导轨齿轮分别安装在封闭的所述导轨齿带的两端内侧,其中一个所述导轨齿轮安装在所述导轨步进电机的转轴上,所述导轨滑动块套装在横向的所述导轨横杆外并能够自由滑动且位于所述导轨齿带的下方,所述导轨滑动块的上部与所述导轨齿带的下部连接,所述导轨滑动块的下部与所述t形安装架的上部连接,所述导轨步进电机、所述导轨横杆和另一个所述导轨齿轮分别安装在所述导轨安装支架上;所述导轨步进电机的控制输入端与所述中央处理器的滑动控制输出端连接。这种结构适用于料面是曲面的情形。
进一步,所述遥感式料塔称重设备还包括温湿度传感器,所述温湿度传感器的信号输出端与所述中央处理器的温湿度信号输入端连接。
对于料面是平面且是干料的情况,一种遥感式料塔称重设备采用的称重方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤(4.1):测量料塔内料面与线激光源之间的距离:在线激光源的发光点与回波接收器的光接收点等高以及料面为平面的情况下,结合如下两种测距方式进行测距:
第一种:脉冲测距:线激光源向正下方发出脉冲式的线激光,与此同时,中央处理器通过时钟电路获得信号的发射时间,该脉冲信号在料面发生反射,从而产生反射回波,回波接收器接收到脉冲信号的反射回波,中央处理器对反射回波进行信号处理,并从时钟电路获得接收时间,通过以下公式获得料塔内料面与线激光源之间的距离r1:
r1=0.5×(t1-t2)×v1
其中,t1是回波接收时刻,t2是激光发射时刻,v1是线激光源的激光在料仓环境下的传播速度,该速度可以通过常规实验获得;
脉冲测距的特点是测量时间短且不容易受饲料曲面遮蔽,但抗噪能力较弱;
第二种:三角测距:线激光源持续发出线激光,中央处理器控制舵机使ccd相机转动,并在每个转动角度下拍照,中央处理器处理照片,通过一定的阈值m,逐列筛选出合格的像素点,如果每一列的合格像素点距离大于m像素点,那么认为该列缺失,否则,认为该列合格,并记录该列所有合格像素点行坐标的平均值p,舵机遍历各个角度后,可以选择到某个特定的角度α,该角度α符合如下两个条件:合格列最多,且各列p值连续变化;合格列p值平均值
其中,
三角测距的特点是抗干扰能力强,但测量时间长,某些时间可能因为遮蔽失效;
采用脉冲测距或三角测距,或两种测距方式交替启动,并采用卡曼滤波和决策树等常规方式来获得连续的、准确的综合遥感距离即料塔内料面与线激光源之间的综合距离r;
步骤(4.2):测量余料重量:通过以下公式计算料塔内余料的重量
其中,
对于料面是曲面且是干料的情况,一种遥感式料塔称重设备采用的称重方法,包括以下步骤:
步骤(5.1):测量料塔内料面与线激光源之间的距离:中央处理器控制导轨步进电机运行使t形安装架在其中轴线方向移动,中央处理器根据导轨步进电机的驱动速度和时间获得t形安装架在其中轴线方向的具体位置;在线激光源的发光点与回波接收器的光接收点等高以及料面为曲面的情况下,结合如下两种测距方式进行测距:
第一种:脉冲测距:线激光源向正下方发出脉冲式的线激光,与此同时,中央处理器通过时钟电路获得信号的发射时间,该脉冲信号在料面发生反射,从而产生反射回波,回波接收器接收到脉冲信号的反射回波,中央处理器对反射回波进行信号处理,并从时钟电路获得接收时间,通过以下公式获得t形安装架处于每个位置时对应的料塔内料面与线激光源之间的距离r1’:
r1’=0.5×(t1-t2)×v1
其中,t1是回波接收时刻,t2是激光发射时刻,v1是线激光源的激光在料仓环境下的传播速度,该速度可以通过常规实验获得;
将t形安装架处于所有位置对应的所有距离r1’进行平均计算得到最终的平均距离
脉冲测距的特点是测量时间短且不容易受饲料曲面遮蔽,但抗噪能力较弱;
第二种:三角测距:线激光源持续发出线激光,中央处理器控制舵机使ccd相机转动,并在每个转动角度下拍照,中央处理器处理照片,通过一定的阈值m,逐列筛选出合格的像素点,如果每一列的合格像素点距离大于m像素点,那么认为该列缺失,否则,认为该列合格,并记录该列所有合格像素点行坐标的平均值p,舵机遍历各个角度后,可以选择到某个特定的角度α,该角度α符合如下两个条件:合格列最多,且各列p值连续变化;合格列p值平均值
其中,
将t形安装架处于所有位置对应的所有距离r2’进行平均计算得到最终的平均距离
三角测距的特点是抗干扰能力强,但测量时间长,某些时间可能因为遮蔽失效;
采用脉冲测距或三角测距,或两种测距方式交替启动,并采用卡曼滤波和决策树等常规方式来获得连续的、准确的综合遥感距离即料塔内料面与线激光源之间的综合距离r’;
步骤(5.2):测量余料重量:通过以下公式计算料塔内余料的重量
其中,
对于湿料的情况,一种遥感式料塔称重设备采用的称重方法,包括以下步骤:
步骤(6.1):计算料塔内的湿料密度:中央处理器从温湿度传感器获得附近空气温度t和相对湿度h,料粒的蒸发阻力t可通过物理实验获得,假设料塔内处于热平衡和水汽平衡状态,通过t、h和t计算出湿料含水比例q,则湿料密度为
步骤(6.2):测量料塔内料面与线激光源之间的距离:
a、对于料面是平面的情况:
在线激光源的发光点与回波接收器的光接收点等高以及料面为平面的情况下,结合如下两种测距方式进行测距:
第一种:脉冲测距:线激光源向正下方发出脉冲式的线激光,与此同时,中央处理器通过时钟电路获得信号的发射时间,该脉冲信号在料面发生反射,从而产生反射回波,回波接收器接收到脉冲信号的反射回波,中央处理器对反射回波进行信号处理,并从时钟电路获得接收时间,通过以下公式获得料塔内料面与线激光源之间的距离r1:
r1=0.5×(t1-t2)×v1
其中,t1是回波接收时刻,t2是激光发射时刻,v1是线激光源的激光在料仓环境下的传播速度,该速度可以通过常规实验获得;
脉冲测距的特点是测量时间短且不容易受饲料曲面遮蔽,但抗噪能力较弱;
第二种:三角测距:线激光源持续发出线激光,中央处理器控制舵机使ccd相机转动,并在每个转动角度下拍照,中央处理器处理照片,通过一定的阈值m,逐列筛选出合格的像素点,如果每一列的合格像素点距离大于m像素点,那么认为该列缺失,否则,认为该列合格,并记录该列所有合格像素点行坐标的平均值p,舵机遍历各个角度后,可以选择到某个特定的角度α,该角度α符合如下两个条件:合格列最多,且各列p值连续变化;合格列p值平均值
其中,
三角测距的特点是抗干扰能力强,但测量时间长,某些时间可能因为遮蔽失效;
采用脉冲测距或三角测距,或两种测距方式交替启动,并采用卡曼滤波和决策树等常规方式来获得连续的、准确的综合遥感距离即料塔内料面与线激光源之间的综合距离r;
b、对于料面是曲面的情况:
中央处理器控制导轨步进电机运行使t形安装架在其中轴线方向移动,中央处理器根据导轨步进电机的驱动速度和时间获得t形安装架在其中轴线方向的具体位置;在线激光源的发光点与回波接收器的光接收点等高以及料面为曲面的情况下,结合如下两种测距方式进行测距:
第一种:脉冲测距:线激光源向正下方发出脉冲式的线激光,与此同时,中央处理器通过时钟电路获得信号的发射时间,该脉冲信号在料面发生反射,从而产生反射回波,回波接收器接收到脉冲信号的反射回波,中央处理器对反射回波进行信号处理,并从时钟电路获得接收时间,通过以下公式获得t形安装架处于每个位置时对应的料塔内料面与线激光源之间的距离r1’:
r1’=0.5×(t1-t2)×v1
其中,t1是回波接收时刻,t2是激光发射时刻,v1是线激光源的激光在料仓环境下的传播速度,该速度可以通过常规实验获得;
将t形安装架处于所有位置对应的所有距离r1’进行平均计算得到最终的平均距离
脉冲测距的特点是测量时间短且不容易受饲料曲面遮蔽,但抗噪能力较弱;
第二种:三角测距:线激光源持续发出线激光,中央处理器控制舵机使ccd相机转动,并在每个转动角度下拍照,中央处理器处理照片,通过一定的阈值m,逐列筛选出合格的像素点,如果每一列的合格像素点距离大于m像素点,那么认为该列缺失,否则,认为该列合格,并记录该列所有合格像素点行坐标的平均值p,舵机遍历各个角度后,可以选择到某个特定的角度α,该角度α符合如下两个条件:合格列最多,且各列p值连续变化;合格列p值平均值
其中,
将t形安装架处于所有位置对应的所有距离r2’进行平均计算得到最终的平均距离
三角测距的特点是抗干扰能力强,但测量时间长,某些时间可能因为遮蔽失效;
采用脉冲测距或三角测距,或两种测距方式交替启动,并采用卡曼滤波和决策树等常规方式来获得连续的、准确的综合遥感距离即料塔内料面与线激光源之间的综合距离r’;
步骤(6.3):测量余料重量:
i、对于料面是平面的情况:
通过以下公式计算料塔内余料的重量
其中,
ii、对于料面是曲面的情况:
通过以下公式计算料塔内余料的重量
其中,
本发明的有益效果在于:
本发明通过料塔内顶部安装的电子式测距和计算设备,可以与外部计算机进行远程通信连接,从而能够实现远程控制下的料塔内余料重量的精确测量,无论料面是平面还是曲面,均能精确地测量出料塔内余料的重量;通过增加温湿度传感器,还可以测量湿料的密度和重量,将湿料密度与干料密度比较还可以了解余料的湿度情况;通过本发明还能够将自动收集的剩余料量、料塔编号、测量时间记录自动上传到云端服务器,便于现代化精准管理;本遥感式料塔称重设备架设简单、测量精度高、测量速度快、制造和实施成本低,可同时满足及时、准确、低成本的三重标准,可以在养殖场推广使用,便于养殖场全程追踪料肉比信息,促进新型饲料研发进度和精细化养殖,推动整个养殖业的现代化发展。
附图说明
图1是本发明实施例1所述遥感式料塔称重设备组装后的立体图;
图2是本发明实施例2所述遥感式料塔称重设备组装过程中的立体图;
图3是本发明实施例2所述遥感式料塔称重设备组装后的立体图;
图4是本发明实施例2所述遥感式料塔称重设备组装后的应用立体图;
图5是本发明实施例1所述遥感式料塔称重设备安装于料塔内的主视结构示意图;
图6是本发明实施例2所述遥感式料塔称重设备安装于料塔内的主视结构示意图;
图7是本发明实施例2所述遥感式料塔称重设备的电路结构框图,其包含了实施例1所述遥感式料塔称重设备的电路结构。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明:
实施例1:
如图1、图4、图5和图7所示,一种遥感式料塔称重设备20,安装于料塔13内的顶部,包括t形安装架1、线激光源2、回波接收器4、ccd相机5、舵机6、中央处理器、时钟电路和远程通信收发电路,t形安装架1在水平方向呈“t”形,设t形安装架1的中轴线所在竖向平面及其它与其平行的竖向平面为竖向平面a,即图4中的xz平面,设与所述竖向平面a相互垂直的竖向平面为竖向平面b,即图4中的yz平面,图4中的xy平面为水平面,两个相同的线激光源2对称安装于t形安装架1的端部横杆的两端,线激光源2可以只有两个,也可以有更多个安装于t形安装架1的端部横杆上,本例为只有两个,两个线激光源2的出射光均向下且发出的线激光位于同一个所述竖向平面b,用于接收线激光源2的线激光的回波接收器4安装于t形安装架1的下表面且回波接收器4的光轴方向为竖直方向,ccd相机5和舵机6分别安装于t形安装架1的中杆上远离线激光源2的端部,镜头向下的ccd相机5的光学滤镜和数字滤镜只允许线激光源2对应波长的激光通过,ccd相机5能够被舵机6驱动旋转但其光学主轴向始终在所述竖向平面a内,ccd相机5的光学主轴向与竖直方向之间形成角度为α的夹角,线激光源2与ccd相机5之间的水平距离为l;中央处理器、时钟电路和远程通信收发电路置于中控箱3内;所述时钟电路的信号输出端、所述远程通信收发电路的本地通信端、线激光源2的控制输入端、回波接收器4的信号输出端、ccd相机5的通信端、舵机6的控制输入端分别与所述中央处理器的时钟信号输入端、远程通信端、光源控制输出端、回波信号输入端、图像数据通信端、转向控制输出端对应连接。
图5示出了本实施例所述遥感式料塔称重设备20安装于料塔13内的顶部但未示出具体安装结构,该安装结构是常规结构,根据实际需要设定即可,图5中还示出了平料面14和出料口15,平料面14为平面。
本实施例所述遥感式料塔称重设备20采用的称重方法,包括以下步骤:
步骤(4.1):测量料塔13内平料面14与线激光源2之间的距离:在线激光源2的发光点与回波接收器4的光接收点等高以及平料面14为平面的情况下,结合如下两种测距方式进行测距:
第一种:脉冲测距:线激光源2向正下方发出脉冲式的线激光,与此同时,中央处理器通过时钟电路获得信号的发射时间,该脉冲信号在料面发生反射,从而产生反射回波,回波接收器4接收到脉冲信号的反射回波,中央处理器对反射回波进行信号处理,并从时钟电路获得接收时间,通过以下公式获得料塔13内平料面14与线激光源2之间的距离r1:
r1=0.5×(t1-t2)×v1
其中,t1是回波接收时刻,t2是激光发射时刻,v1是线激光源2的激光在料仓环境下的传播速度,该速度可以通过常规实验获得;
脉冲测距的特点是测量时间短且不容易受饲料曲面遮蔽,但抗噪能力较弱;
第二种:三角测距:线激光源2持续发出线激光,中央处理器控制舵机6使ccd相机5转动,并在每个转动角度下拍照,中央处理器处理照片,通过一定的阈值m,逐列筛选出合格的像素点,如果每一列的合格像素点距离大于m像素点,那么认为该列缺失,否则,认为该列合格,并记录该列所有合格像素点行坐标的平均值p,舵机6遍历各个角度后,可以选择到某个特定的角度α,该角度α符合如下两个条件:合格列最多,且各列p值连续变化;合格列p值平均值
其中,
三角测距的特点是抗干扰能力强,但测量时间长,某些时间可能因为遮蔽失效;
采用脉冲测距或三角测距,或两种测距方式交替启动,并采用卡曼滤波和决策树等常规方式来获得连续的、准确的综合遥感距离即料塔13内平料面14与线激光源2之间的综合距离r;
步骤(4.2):测量余料重量:通过以下公式计算料塔13内余料的重量
其中,
实施例2:
如图2、图3、图4、图6和图7所示,一种遥感式料塔称重设备21,安装于料塔13内的顶部,包括导轨安装支架7、导轨步进电机12、导轨齿轮10、导轨齿带8、导轨横杆9、导轨滑动块11、t形安装架1、线激光源2、回波接收器4、ccd相机5、舵机6、中央处理器、时钟电路和远程通信收发电路,两个导轨齿轮10分别安装在封闭的导轨齿带8的两端内侧,其中一个导轨齿轮10安装在导轨步进电机12的转轴上,导轨滑动块11套装在横向的导轨横杆9外并能够自由滑动且位于导轨齿带8的下方,导轨滑动块11的上部与导轨齿带8的下部连接,导轨滑动块11的下部与t形安装架1的上部连接,导轨步进电机12、导轨横杆9和另一个导轨齿轮10分别安装在导轨安装支架7上;t形安装架1在水平方向呈“t”形,设t形安装架1的中轴线所在竖向平面及其它与其平行的竖向平面为竖向平面a,即图4中的xz平面,设与所述竖向平面a相互垂直的竖向平面为竖向平面b,即图4中的yz平面,图4中的xy平面为水平面,两个相同的线激光源2对称安装于t形安装架1的端部横杆的两端,线激光源2可以只有两个,也可以有更多个安装于t形安装架1的端部横杆上,本例为只有两个,两个线激光源2的出射光均向下且发出的线激光位于同一个所述竖向平面b,用于接收线激光源2的线激光的回波接收器4安装于t形安装架1的下表面且回波接收器4的光轴方向为竖直方向,ccd相机5和舵机6分别安装于t形安装架1的中杆上远离线激光源2的端部,镜头向下的ccd相机5的光学滤镜和数字滤镜只允许线激光源2对应波长的激光通过,ccd相机5能够被舵机6驱动旋转但其光学主轴向始终在所述竖向平面a内,ccd相机5的光学主轴向与竖直方向之间形成角度为α的夹角,线激光源2与ccd相机5之间的水平距离为l;中央处理器、时钟电路和远程通信收发电路置于中控箱3内;导轨步进电机12的控制输入端、所述时钟电路的信号输出端、所述远程通信收发电路的本地通信端、线激光源2的控制输入端、回波接收器4的信号输出端、ccd相机5的通信端、舵机6的控制输入端分别与所述中央处理器的滑动控制输出端、时钟信号输入端、远程通信端、光源控制输出端、回波信号输入端、图像数据通信端、转向控制输出端对应连接。
图6示出了本实施例所述遥感式料塔称重设备21安装于料塔13内的顶部但未示出具体安装结构,该安装结构是常规结构,根据实际需要设定即可,图5中还示出了曲料面16和出料口15,曲料面16为曲面。
本实施例所述遥感式料塔称重设备21采用的称重方法,包括以下步骤:
步骤(4.1):测量料塔13内曲料面16与线激光源2之间的距离:中央处理器控制导轨步进电机12运行使t形安装架1在其中轴线方向移动,中央处理器根据导轨步进电机12的驱动速度和时间获得t形安装架1在其中轴线方向的具体位置;在线激光源2的发光点与回波接收器4的光接收点等高以及曲料面16为曲面的情况下,结合如下两种测距方式进行测距:
第一种:脉冲测距:线激光源2向正下方发出脉冲式的线激光,与此同时,中央处理器通过时钟电路获得信号的发射时间,该脉冲信号在料面发生反射,从而产生反射回波,回波接收器4接收到脉冲信号的反射回波,中央处理器对反射回波进行信号处理,并从时钟电路获得接收时间,通过以下公式获得料塔13内曲料面16与线激光源2之间的距离r1’:
r1’=0.5×(t1-t2)×v1
其中,t1是回波接收时刻,t2是激光发射时刻,v1是线激光源2的激光在料仓环境下的传播速度,该速度可以通过常规实验获得;
将t形安装架1处于所有位置对应的所有距离r1’进行平均计算得到最终的平均距离
脉冲测距的特点是测量时间短且不容易受饲料曲面遮蔽,但抗噪能力较弱;
第二种:三角测距:线激光源2持续发出线激光,中央处理器控制舵机6使ccd相机5转动,并在每个转动角度下拍照,中央处理器处理照片,通过一定的阈值m,逐列筛选出合格的像素点,如果每一列的合格像素点距离大于m像素点,那么认为该列缺失,否则,认为该列合格,并记录该列所有合格像素点行坐标的平均值p,舵机6遍历各个角度后,可以选择到某个特定的角度α,该角度α符合如下两个条件:合格列最多,且各列p值连续变化;合格列p值平均值
其中,
将t形安装架1处于所有位置对应的所有距离r2’进行平均计算得到最终的平均距离
三角测距的特点是抗干扰能力强,但测量时间长,某些时间可能因为遮蔽失效;
采用脉冲测距或三角测距,或两种测距方式交替启动,并采用卡曼滤波和决策树等常规方式来获得连续的、准确的综合遥感距离即料塔13内曲料面16与线激光源2之间的综合距离r’;
步骤(4.2):测量余料重量:通过以下公式计算料塔13内余料的重量
其中,
实施例3:
一种遥感式料塔称重设备,在实施例1的基础上增加温湿度传感器(图中未示出),所述温湿度传感器的信号输出端与所述中央处理器的温湿度信号输入端连接。
结合图1、图4、图5和图7,本实施例所述遥感式料塔称重设备采用的称重方法,包括以下步骤:
步骤(6.1):计算料塔13内的湿料密度:中央处理器从温湿度传感器获得获得附近空气温度t和相对湿度h,料粒如饲料颗粒的蒸发阻力t可通过物理实验获得,假设料塔13内处于热平衡和水汽平衡状态,通过t、h和t计算出湿料含水比例q,则湿料密度为
步骤(6.2):测量料塔13内平料面14与线激光源2之间的距离:
在线激光源2的发光点与回波接收器4的光接收点等高以及平料面14为平面的情况下,结合如下两种测距方式进行测距:
第一种:脉冲测距:线激光源2向正下方发出脉冲式的线激光,与此同时,中央处理器通过时钟电路获得信号的发射时间,该脉冲信号在料面发生反射,从而产生反射回波,回波接收器4接收到脉冲信号的反射回波,中央处理器对反射回波进行信号处理,并从时钟电路获得接收时间,通过以下公式获得料塔13内平料面14与线激光源2之间的距离r1:
r1=0.5×(t1-t2)×v1
其中,t1是回波接收时刻,t2是激光发射时刻,v1是线激光源2的激光在料仓环境下的传播速度,该速度可以通过常规实验获得;
脉冲测距的特点是测量时间短且不容易受饲料曲面遮蔽,但抗噪能力较弱;
第二种:三角测距:线激光源2持续发出线激光,中央处理器控制舵机6使ccd相机5转动,并在每个转动角度下拍照,中央处理器处理照片,通过一定的阈值m,逐列筛选出合格的像素点,如果每一列的合格像素点距离大于m像素点,那么认为该列缺失,否则,认为该列合格,并记录该列所有合格像素点行坐标的平均值p,舵机6遍历各个角度后,可以选择到某个特定的角度α,该角度α符合如下两个条件:合格列最多,且各列p值连续变化;合格列p值平均值
其中,
三角测距的特点是抗干扰能力强,但测量时间长,某些时间可能因为遮蔽失效;
采用脉冲测距或三角测距,或两种测距方式交替启动,并采用卡曼滤波和决策树等常规方式来获得连续的、准确的综合遥感距离即料塔13内平料面14与线激光源2之间的综合距离r;
步骤(6.3):测量余料重量:
通过以下公式计算料塔13内余料的重量
其中,
实施例4:
一种遥感式料塔称重设备,在实施例2的基础上增加温湿度传感器(图中未示出),所述温湿度传感器的信号输出端与所述中央处理器的温湿度信号输入端连接。
结合图2、图3、图4、图6和图7,本实施例所述遥感式料塔称重设备采用的称重方法,包括以下步骤:
步骤(7.1):计算料塔内的湿料密度:中央处理器从温湿度传感器获得获得附近空气温度t和相对湿度h,饲料颗粒的蒸发阻力t可通过物理实验获得,假设料塔内处于热平衡和水汽平衡状态,通过t、h和t计算出湿料含水比例q,则湿料密度为
步骤(7.2):测量料塔13内曲料面16与线激光源2之间的距离:中央处理器控制导轨步进电机12运行使t形安装架1在其中轴线方向移动,中央处理器根据导轨步进电机12的驱动速度和时间获得t形安装架1在其中轴线方向的具体位置;在线激光源2的发光点与回波接收器4的光接收点等高以及曲料面16为曲面的情况下,结合如下两种测距方式进行测距:
第一种:脉冲测距:线激光源2向正下方发出脉冲式的线激光,与此同时,中央处理器通过时钟电路获得信号的发射时间,该脉冲信号在料面发生反射,从而产生反射回波,回波接收器4接收到脉冲信号的反射回波,中央处理器对反射回波进行信号处理,并从时钟电路获得接收时间,通过以下公式获得料塔13内曲料面16与线激光源2之间的距离r1’:
r1’=0.5×(t1-t2)×v1
其中,t1是回波接收时刻,t2是激光发射时刻,v1是线激光源2的激光在料仓环境下的传播速度,该速度可以通过常规实验获得;
将t形安装架1处于所有位置对应的所有距离r1’进行平均计算得到最终的平均距离
脉冲测距的特点是测量时间短且不容易受饲料曲面遮蔽,但抗噪能力较弱;
第二种:三角测距:线激光源2持续发出线激光,中央处理器控制舵机6使ccd相机5转动,并在每个转动角度下拍照,中央处理器处理照片,通过一定的阈值m,逐列筛选出合格的像素点,如果每一列的合格像素点距离大于m像素点,那么认为该列缺失,否则,认为该列合格,并记录该列所有合格像素点行坐标的平均值p,舵机6遍历各个角度后,可以选择到某个特定的角度α,该角度α符合如下两个条件:合格列最多,且各列p值连续变化;合格列p值平均值
其中,
将t形安装架1处于所有位置对应的所有距离r2’进行平均计算得到最终的平均距离
三角测距的特点是抗干扰能力强,但测量时间长,某些时间可能因为遮蔽失效;
采用脉冲测距或三角测距,或两种测距方式交替启动,并采用卡曼滤波和决策树等常规方式来获得连续的、准确的综合遥感距离即料塔13内曲料面16与线激光源2之间的综合距离r’;
步骤(7.3):测量余料重量:
通过以下公式计算料塔内余料的重量
其中,
上述实施例只是本发明的较佳实施例,并不是对本发明技术方案的限制,只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案,均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。