差分北斗（RTK-BDS）的激光雷达测距煤堆吨位盘点装置的制作方法

本实用新型涉及煤场堆煤盘点装置，具体涉及差分北斗（RTK-BDS）的激光雷达测距煤堆吨位盘点装置。

背景技术：

煤炭作为重要的基础能源，具有成本高，堆量大的特点，在钢铁厂，大型港口，火电厂，都设有大型的堆煤场，煤炭也是国家战略储备的重要组成部分，2017年中国累计进口煤炭27112.17万吨，预计2018年中国进口煤炭总量将增加5.62%，煤场堆煤吨位的盘点对企业经营核算与效益评估起到重要作用。煤场堆煤量盘点是煤炭管理的重要环节，最早的方法是用推土机将不规则煤堆进行整形，然后测量煤堆的体积，再根据煤炭的密度，得出结果，后期采用2D激光雷达扫描进行盘点，效率提高很多，但是准确度太差，较新的技术有采用无人机的3D激光雷达扫描进行盘点，准确度好，但无人机平台可靠性较差。目前中国市场上应用较多的堆煤盘点装置主要有便携打点式盘煤仪和固定式盘煤仪两种。便携打点式盘煤仪是利用人工携带盘煤仪，在堆煤各个锥点进行坐标记录，利用这些坐标汇总后得出体积，具有效率低下，人工劳动强度大，人员安全性差的特点。固定式盘煤仪一般安装在煤场的一个高处固定位置，进行3D体积扫描，具有效率高，无人为因素的特点，但是有扫描盲区，盘点误差较大。

中国专利方面：广州华润热电有限公司的史为民;王明传申请了中国专利：一种盘煤方法及盘煤系统（专利号CN201810312993，公告号CN108317974A）；湖南三德科技股份有限公司的陈志军申请了中国专利：一种盘煤仪点云数据过滤方法、系统及装置（专利号CN201810297455，公告号CN108573037A）；湖南三德科技股份有限公司的陈志军申请了中国专利：一种盘煤仪密云数据消减方法、系统及装置（专利号CN201810297427，公告号CN108615257A）；大唐环境产业集团股份有限公司的陶明;杨启茂;朱海杰;叶炳毅;王西西;王常钰;裴卫兵;李少柱;范奇帅;王光辉;申请了中国专利：一种料场盘煤装置（专利号CN201820224719，公告号CN207753809U）；中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司的王胜平;刘鹤忠;施刚夜;申松林;顾欣;冯丽敏;沈兵;金剑勇申请了中国专利：一种封闭条形煤场自行式监测系统（专利号CN201721561877，公告号CN207395803U）。

美国专利方面：Sonautics, Inc. (Campbell, CA)公司（加州坎贝尔）的McGregor; Scott L (Campbell, CA), Alley; Ray K. (Desert Hot Springs, CA), MacIain; Akien (Hayward, CA)申请了美国专利：Methods and apparatus for 3D imaging and custom manufacturing（专利号10,147,229）；Voxel LLC (Salt Lake City, UT)公司（犹他州盐湖城）的Meisner; Milton Dale (Temecula, CA), Meisner; Robin Wynne Nack (Temecula, CA) 申请了美国专利：Three-dimensional modelling and/or manufacturing apparatus, and related processes（专利号10,144,178）；3SHAPE A/S (Copenhagen K, DK)公司（丹麦哥本哈根）的Fisker; Rune (Virum, DK), Van Der Poel; Mike (Rodovre, DK)申请了美国专利：Optical system in 3D focus scanner（专利号10,104,363）；Hangzhou Zero Zero Technology Co., Ltd (Beijing, CN) 公司（中国北京）的Zhang; Tong (Beijing, CN), Li; Wei (Beijing, CN), Li; Xiang (Beijing, CN), Lu; Jia (Beijing, CN) 申请了美国专利：Multi-camera system and method of use（专利号10,067,513）；

德国专利方面：CEDARA SOFTWARE CORP集团的ACCOMAZZI VITTORIO, CA; MENAWAT ARUN, CA; ZACHMANN HARALD, CA申请了德国专利METHOD OF MEASURING 3D OBJECT AND RENDERING 3D OBJECT ACQUIRED BY A SCANNER（专利号CA000002365323A1），BEIFANG UNIV OF NATIONALITIES公司的CHEN GUIFENG; GAO YAN; GUO FEI; JIANG GUOPING; YANG RUIJI申请了德国专利Carousel adds guide rail type 3D scanner（CN000206618393U）。

BDS（中国北斗卫星导航系统BeiDou Navigation Satellite System），是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）、欧洲伽利略卫星导航系统（Galileo satellite navigation system）之后第四个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。

BDS正处于日渐成熟中，在军事上应用较多，煤场堆煤量盘点方面，还未有实际应用，查阅国内外文献和中美德专利情况，未检索到类似的基于差分北斗（RTK-BDS）定位的煤场堆煤盘点装置，因此，设计本实用新型装置具有一定创造性和新颖性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种差分北斗（RTK-BDS）的激光雷达测距煤堆吨位盘点装置。其工作流程是：首先开机，然后主控芯片工作，随后无线数传模块自检，如果自检不成功，则发出故障报警，随后进行BDS模块自检，如果自检不成功，则发出故障报警，随后所有装置回到初始位置，随后连接RTK基准站，确定初始坐标，随后进行点云测距，最后测量结果由LCD显示并存储。

本装置包括电源模块U1和U14，BDS模块U2,激光测距模块U3，主控芯片U4，显示屏LCD，光耦U6-U11,步进电机驱动器U12和U13，数传模块U5和U15，RTK BDS模块U16。电源模块U1和U14为所有零件分别提供3.3V，12V，24V电源，BDS模块U2与主控芯片U4连接，激光测距模块U3主控芯片U4连接，主控芯片U4与显示屏LCD连接，光耦U6-U11用于主控芯片与步进电机驱动器U12和U13的中间连接，数传模块U5与主控芯片U4连接，数传模块U15与RTK BDS模块U16连接。

附图说明

本实用新型上述结构可通过附图所提供的非限定性实施例进一步说明。

图1为本实用新型的工作流程图。

图2为本实用新型的电路图。

附图中：U1和U14是电源模块，U2是BDS模块,U3是激光测距模块，U4是主控芯片，LCD是显示屏，U6-U11是光耦,U12和U13是步进电机驱动器，U5和U15是数传模块， U16是RTK BDS模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

图1为本实用新型的工作流程图，其工作流程是：首先开机，然后主控芯片工作，随后无线数传模块自检，如果自检不成功，则发出故障报警，随后进行BDS模块自检，如果自检不成功，则发出故障报警，随后所有装置回到初始位置，随后连接RTK基准站，确定初始坐标，随后进行点云测距，最后测量结果由LCD显示并存储。

图2为本实用新型的电路图，电路中，U1和U14是电源模块，U2是BDS模块,U3是激光测距模块，U4是主控芯片，LCD是显示屏，U6-U11是光耦,U12和U13是步进电机驱动器，U5和U15是数传模块，U16是RTK BDS模块。

电源模块U1和U14的型号采用QP-100-3D，BDS模块U2型号采用RTK-F20P,激光测距模块U3型号采用M15X，主控芯片U4型号采用LPC1768，显示屏LCD型号采用12864B，光耦U6-U11采用P521,步进电机驱动器U12和U13型号采用DM870，数传模块U5和U15型号采用YL-100IL，RTK BDS模块U16型号采用RTK-F20P。

电源模块U1为BDS模块U2提供DC5.0V供电，为步进电机驱动器U12和U13提供DC24V供电，为显示屏LCD提供DC5.0V供电，为激光测距模块U3提供DC3.3V供电，为主控芯片U4提供DC3.3V供电，为数传模块U5提供DC5.0V供电。

BDS模块U2通过TTL电平的RXD TXD引脚与主控芯片U4连接，激光测距模块U3通过TTL电平的RXD TXD引脚与主控芯片U4连接，其中TX EN是激光发射使能，3.3V高电平有效。

VR1是一个微型可调点位器，动触头可调整得到0-3.3V电压，调整后的电压进入显示屏LCD的VO引脚，进行屏幕对比度调整。

BUTTON1-5是操作按键，作用分别是开机，关机，上翻页，下翻页，确定，按键信号是3.3V高电平有效。

光耦U6-U11起信号隔离作用，将主控芯片的3.3V脉冲信号，送至步进电机驱动器U12和U13的PUL+,PUL-,DIR+,DIR-,ENA+，ENA-引脚，步进电机是MOTOR-X,MOTOR-Y,分别驱动激光测距模块在煤场上空做平面移动。

电源模块U14为数传模块U15提供DC5.0V供电，为RTK差分BDS模块提供DC5.0V供电。

数传模块U15与RTK差分BDS模块通过TL电平的RXD TXD引脚进行连接。

本实用新型不局限于上述实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，均属于本实用新型的保护范围。