一种基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置

1.本实用新型涉及激光雷达扫描领域，尤其涉及一种基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置。


背景技术：

2.铁路运输作为煤炭的主要运输工具，车厢内的煤炭上表面是否平整对煤炭装载量的准确估计以及对煤炭的抑尘剂的均匀喷洒等方面影响很大。煤炭平整不仅可以保证基本的装载要求，使火车行驶平稳，最大程度消除由于重量不平衡造成的行驶事故，而且也能使装载能力最大化。目前，煤炭上表面铺平的主要方式是机械铺平，但车厢内煤的初始状态及煤量会影响机械铺平的效果，造成车厢局部部分煤堆积或缺少，导致对部分车厢以及车厢局部无法满足装载要求，对这部分车厢需要人工辅助铺平。对车厢煤炭表面平整度检测能有效判断车厢是否需要人工辅助铺平，可以有效减少人工成本。同时由于相机在采集数据时光线对其影响较大，并且费用较为昂贵，而激光雷达能直接获取物体空间信息，因此利用激光雷达实现物体空间位置及状态检测是目前主流的技术方案。
3.所以设计一款价格便宜、操作简单、原理简易的基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置。


技术实现要素：

4.本实用新型为解决现有问题，提出了一种基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置，包括机架、连杆和激光雷达等，所述机架与底座固定连接，所述底座固定在地面，机架上方与电机支架固定连接，所述电机支架上方固定连接电机，下方与升降杆固定连接，所述升降杆偏下位置有固定块，所述固定块用于固定连接齿轮，所述齿轮与电机之间通过齿形带传动，所述齿形带一边穿过滑块，另一边与滑块内部啮合传动，带动滑块沿升降杆上下滑动。所述滑块与连杆通过球铰接连接，所述连杆与扫描台通过球铰接连接，所述扫描台下方固定连接激光雷达。
6.优选的，所述底座选择钢材(根据扫描车厢和工作区域大小确定具体尺寸)，所述机架、电机支架以及升降杆选择与底座同材质的钢材，底座与机架采用螺栓连接或焊接。
7.优选的，所述电机，可正转可反转，所述电机与plc控制器以及控制台电性连接，通过plc编程控制卷帘机的转速、正反转、启动停止和急停。
8.优选的，所述齿形带，选择梯形齿橡胶齿形带，动态屈绕性好，抗龟裂性能好，臭氧性能优良，耐老化，耐热，耐油，耐磨损，可实现对滑块的精准传动。
9.与相关技术相比较，本实用新型提供的一种基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置具有如下有益效果：
10.1、本实用新型提供一种基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置，能够节约
劳动力，尽量满足煤车装载能力，结构简单、成本较低，具有经济性。
11.2、本实用新型的煤炭车厢上表面检测装置，操作简单，能够稳定地获取车厢内部煤炭上表面各处的点云图像，进而进行处理达到检测平整度的效果。
附图说明
12.图1为本实用新型的整体结构示意图；
13.图2为本实用新型的侧视结构示意图；
14.图3为本实用新型的部分结构放大示意图。
15.图中：1、底座；2、齿轮；3、固定块；4、齿形带；5、电机支架；6、电机；7、连杆；8、扫描台；9、激光雷达；10、滑块；11、升降杆；12、机架。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.实施例一：
18.请参阅图1-1，本实用新型提供一种技术方案：基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置，包括机架12、连杆7和激光雷达9等，所述机架12与底座1固定连接，所述底座1固定在地面，机架12上方与电机支架5固定连接，所述电机支架5上方固定连接电机6，下方与升降杆11固定连接，所述升降杆11偏下位置有固定块3，所述固定块3 用于固定连接齿轮2，所述齿轮2与电机6之间通过齿形带4传动，所述齿形带4一边穿过滑块10，另一边与滑块10内部啮合传动，带动滑块10沿升降杆11上下滑动。所述滑块10与连杆7通过球铰接连接，所述连杆7与扫描台8通过球铰接连接，所述扫描台8 下方固定连接激光雷达9。
19.本实用新型设有半自动控制系统，通过plc编写程序，可以实现在室内控制箱内远程控制激光雷达扫描装置的四个滑块的升降，从而控制雷达到达不同的位置进行扫描，并提供指示灯对工作状态进行指示。
20.工作原理：将各部分装配好之后，通过室内控制箱启动四个电机6正转，带动齿形带 4转动，齿形带4的一侧与滑块10啮合使滑块10沿升降杆11向上移动，同时四个升降杆 11带动扫描台8及激光雷达9同时向上移动，使其上升至初始高度，当火车车厢经过时，激光雷达9扫描获取点云图像传回地面端，根据图像质量可以调整不同滑块10的位置。例如当想获得车厢偏左侧的点云图像时，可以将左侧两个电机6正转，同时右侧两个电机 6反转，经过齿形带4传动，带动左侧两个滑块10上升，右侧两个滑块10下降，同时连杆7带动扫描台8和激光雷达9向左移动，可扫描获取车厢左侧点云图像。
21.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。
22.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置，其特征在于，包括机架(12)、连杆(7)和激光雷达(9)，所述机架(12)与底座(1)固定连接，所述底座(1)固定在地面，机架(12)上方与电机支架(5)固定连接，所述电机支架(5)上方固定连接电机(6)，下方与升降杆(11)固定连接，所述升降杆(11)偏下位置有固定块(3)，所述固定块(3)用于固定连接齿轮(2)，所述齿轮(2)与电机(6)之间通过齿形带(4)传动，所述齿形带(4)一边穿过滑块(10)，另一边与滑块(10)内部啮合传动，带动滑块(10)沿升降杆(11)上下滑动，所述滑块(10)与连杆(7)通过球铰接连接，所述连杆(7)与扫描台(8)通过球铰接连接，所述扫描台(8)下方固定连接激光雷达(9)。2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置，其特征在于：所述电机(6)的正转、反转、不同转速和急停功能，通过plc编写程序进行控制。3.根据权利要求1所述的基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置，其特征在于：所述机架(12)呈长方体，四个升降杆(11)及与其连接的滑块(10)、连杆(7)安装在四个角点，可以完成对内部的扫描。4.根据权利要求1所述的一种基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置，其特征在于：所述电机(6)与滑块(10)及齿轮(2)之间通过齿形带(4)传动，齿形带(4)一侧从滑块(10)中穿过，另一侧与滑块(10)内部啮合传动。5.根据权利要求1所述的一种基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置，其特征在于：所述滑块(10)与连杆(7)通过球铰接连接，所述连杆(7)与扫描台(8)通过球铰接连接，保证扫描台(8)可以在扫描区域自由移动。

技术总结
本实用新型公开了一种基于三维激光雷达的煤炭车厢上表面检测装置，涉及激光雷达扫描领域。该煤炭车厢上表面检测装置，包括机架、连杆和激光雷达，所述机架与底座固定连接，所述底座固定在地面，机架上方与电机支架固定连接，所述电机支架上方固定连接电机，下方与升降杆固定连接，所述升降杆偏下位置有固定块，所述固定块用于固定连接齿轮，所述齿轮与电机之间通过齿形带传动，所述齿形带一边穿过滑块，另一边与滑块内部啮合传动，带动滑块沿升降杆上下滑动，所述滑块与连杆通过球铰接连接，所述连杆与扫描台通过球铰接连接，所述扫描台下方固定连接激光雷达。描台下方固定连接激光雷达。描台下方固定连接激光雷达。


技术研发人员：李兴东 李智 高泽飞
受保护的技术使用者：东北林业大学
技术研发日：2022.05.09
技术公布日：2022/9/26