CN103090936A - 一种新型煤炭运输量测量装置和测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种新型煤炭运输量测量装置和测量方法，包括图像采集装置和计算机处理系统。其中图像采集装置包括两个横梁、线性激光器和工业摄像头，两个横梁相距一定距离平行固定在在凹形槽传送带正上方，线性激光器与工业摄像头分别固定在两个横梁上，方向均朝向凹形槽传送带内，以实时采集表征传送带上煤炭形状的激光线信息；计算机处理系统对此激光线信息进行后处理，利用相应的算法计算得到时间t内凹形槽传送带运输的煤炭体积。本发明装置可实现对煤炭运输量的非接触式动态实时测量，不会对煤炭传输系统造成影响，测量精度高，系统结构简单，成本低廉，并且可在恶劣的作业环境中正常工作，在工业生产中有广泛的应用。
Description
技术领域
本发明属于在线检测技术领域，尤其是一种新型煤炭运输量测量的测量装置和测量方法。
技术背景
我国是以煤炭为主要能源的国家，是目前世界上最大的煤炭生产国和消费国。由于我国煤炭品种繁杂且质量不均，所以存在供煤质量与锅炉、窑炉用煤要求不符的难题，致使我国燃煤效率低、污染严重。为改变这一现状，就需发展动力配煤技术。动力配煤是指通过将不同类别、不同品质的煤炭经过筛选、破碎和按比例配合等的过程，改变其原本的物理特性和燃烧特性，使之达到煤质互补的目的，使得煤质最大程度上符合燃煤设备的要求，提高燃煤效率，同时减少污染物的排放。
在确定配煤比例时，需要精确测量得到煤炭的质量。目前工业上应用较为广泛的是通过电子胶带秤测量得到相应质量的煤炭。但是通过此方法得到的煤炭重量值存在较大误差，精确度低，电子胶带秤造价昂贵，易出现故障，后期维护复杂，需停机维修，严重影响工作效率；此外，电子秤每年均需进行校准，在工业生产中多有不便。
为此我们提出了一种新型煤炭运输量测量装置和测量方法，可实现非接触式动态实时测量。本发明装置采用非接触式检测方法，不会对煤炭传送系统造成影响；利用图像处理技术针对激光的变化信息进行采集处理，可以实现对煤炭运输量的实时精确的测量；由于采用常规机械及电器零部件，所以系统结构简单，成本低廉，易于维修，不仅适用于煤炭运输量测量，也适应于其他传送带生产线中；采用线性激光器扫描避免了光的散射问题，其良好的透射性保证在恶劣的作业环境中正常工作，不易受到天气、亮度等外界环境的影响，大大提高其在工业生产中的应用。
发明内容
本发明的目的是实现非接触式动态实时测量煤炭的运输量，通过图像处理的方法得到煤炭的体积信息，然后计算得到其质量。该检测装置不仅结构简单，易于维修，而且测量精度高，不易受外界环境影响。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案：
一种新型煤炭运输量测量装置，包括图像采集装置和计算机处理系统。其中图像采集装置包括两个固定横梁、线性激光器和工业摄像头，其中两个平行的横梁固定在凹形槽传送带正上方，二者相距一定距离，线性激光器垂直固定在一个横梁上，工业摄像头固定在另一个横梁上，并在与横梁垂直的方向上可实现10～20度的角度调整，方向均朝向凹形槽传送带内。上述计算机处理系统控制线性激光器和工业摄像头，并对所述工业摄像头采集到的激光线信息进行后处理。
一种新型煤炭运输量测量方法，以上述新型煤炭运输量测量装置为基础，包括以下步骤：
工业摄像头定标：首先凹形槽传送带上不放置煤炭，线性激光器垂直照射凹形槽传送带，采集此时的初始激光线信息，得到一条高亮度凹形曲线，并将此信息输入计算机处理系统；
图像采集：在凹形槽传送带上放置一定量的煤炭，并以一固定速度v保持匀速运输，线性激光器仍垂直照射凹形槽传送带，实时采集此时表征传送带上煤炭形状的激光线信息，得到一条高亮度凸形曲线，与初始的凹形曲线组成一个闭合曲面，并将此信息输入计算机处理系统；
图像处理：采用分割处理的图像处理方法得到由上述两条激光线构成的闭合曲面的面积S；由于已知凹形槽传送带的工作速度v，则在一定时间t内，凹形槽传送带的运输路程L＝vt，再由V＝SL可计算得到时间t内凹形槽传送带运输的煤炭体积。考虑到传送带上传输的煤炭不同时刻的形状存在较大区别，所以时间t需取一较小值，以近似实时得到每一时刻对应的表征煤炭形状的激光线，再根据积分算法精确得到传输煤炭的总体积V。工业生产中煤炭的密度一般为一个定值ρ，根据公式M＝ρ V即可得到运输的煤炭的实际质量M。
本发明的有益效果为：本发明装置采用非接触式检测方法，不会对煤炭传送系统造成影响。利用图像处理技术针对激光的变化信息进行采集处理，改善了电子胶带秤测量误差大的问题，可以实现对煤炭运输量的实时精确的测量。由于采用常规机械及电器零部件，所以系统结构简单，成本低廉，且易于维修，不仅适用于煤炭运输量测量，也适应于其他传送带生产线中。此外，采用线性激光器扫描避免了光的散射问题，其功率很高且随距离的增加衰减较小，保证在恶劣的作业环境中正常工作，不易受到天气、亮度等外界环境的影响，可广泛应用于工业生产中。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中：1.固定横梁、2.固定横梁、3.线性激光器、4.计算机处理系统、5.工业摄像头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一实施例进一步描述。
参照图1，固定横梁1和固定横梁2分别固定在凹形槽传送带上，二者相距一定距离，以保证工业摄像头5可以接收到线性激光器3照射在凹形槽传送带上的光束信息。线性激光器3固定在固定横梁1的中央位置处，方向为垂直照射凹形槽传送带，其照射范围不小于凹形槽传送带的宽度，以保证凹形槽传送带在工作过程中运输的煤炭全部可以接收到线性激光器3的照射；工业摄像头5固定在固定横梁2的中央位置处，并在与横梁垂直的方向上可实现10～20度的角度调整，方向朝向凹形槽传送带，保证可以完全接收到线性激光器3照射在凹形槽传送带上的光束，从而得到运输的煤炭图像信息。计算机处理系统4与线性激光器3和工业摄像头5相连接，控制线性激光器3和工业摄像头5的工作状态，并对工业摄像头5采集到的图像信息进行后期处理。
本装置的工作方式为：
首先对工业摄像头进行定标，具体为凹形槽传送带上初始状态时为空运行状态，不放置任何待运输物。此时线性激光器垂直照射在传送带上，采集初始激光线图像信息，并将此信息输入计算机处理系统。然后使凹形槽传送带处于正常工作状态，即以一定的速度v匀速运输煤炭，此时线性激光器垂直照射凹形槽传送带上运输的煤炭，实时采集激光线图像信息，并将此信息输入计算机处理系统，此时可以得到由上述两条激光线构成的一个闭合曲面。利用图像处理方法容易计算得到该闭合曲面的面积S。由于已知凹形槽传送带的工作速度v，则在一定时间t内，凹形槽传送带的传输路程L＝vt，再由V＝SL可计算得到时间t内凹形槽传送带运输的煤炭体积。考虑到传送带上传输的煤炭不同时刻的形状存在较大区别，所以时间t需取一较小值，以近似实时得到每一时刻对应的表征煤炭形状的激光线，再根据积分算法精确得到传输煤炭的总体积V。工业生产中煤炭的密度ρ一般为一个定值，根据公式M＝ρ V即可得到运输的煤炭的实际质量M，从而得到其运输量。
Claims (2)
1.一种新型煤炭运输量测量装置，其特征在于，包括图像采集装置和计算机处理系统，所述的图像采集装置包括两个固定横梁、线性激光器和工业摄像头，其中两个平行的横梁固定在凹形槽传送带正上方，二者相距一定距离，线性激光器垂直固定在一个横梁上，工业摄像头固定在另一个横梁上，并在与横梁垂直的方向上可实现10～20度的角度调整，方向均朝向凹形槽传送带内；所述的计算机处理系统控制线性激光器和工业摄像头，并对所述工业摄像头采集到的激光线信息进行后处理。
2.一种新型煤炭运输量测量方法，以上述新型煤炭运输量测量装置为基础，其特征在于，包括以下步骤：
工业摄像头定标：首先凹形槽传送带上不放置煤炭，线性激光器垂直照射凹形槽传送带，采集此时的初始激光线信息，得到一条高亮度凹形曲线，并将此信息输入计算机处理系统；
图像采集：在凹形槽传送带上放置一定量的煤炭，并以一固定速度v保持匀速运输，线性激光器仍垂直照射凹形槽传送带，实时采集此时表征传送带上煤炭形状的激光线信息，得到一条高亮度凸形曲线，与初始的凹形曲线组成一个闭合曲面，并将此信息输入计算机处理系统；
图像处理：采用分割处理的图像处理方法得到由上述两条激光线构成的闭合曲面的面积S；由于已知凹形槽传送带的工作速度v，则在一定时间t内，凹形槽传送带的运输路程L＝vt，再由V＝SL可计算得到时间t内凹形槽传送带运输的煤炭体积；考虑到传送带上传输的煤炭不同时刻的形状存在较大区别，所以时间t需取一较小值，以近似实时得到每一时刻对应的表征煤炭形状的激光线，再根据积分算法精确得到传输煤炭的总体积V；工业生产中煤炭的密度ρ一般为一个定值，根据公式M＝ρ V即可得到运输的煤炭的实际质量M。
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