CN106767447B - 一种提高皮带运输系统中物料外形检测精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高皮带运输系统中物料外形检测精度的方法。在皮带处于静止且未放置物料以及皮带运行且放置物料的两种情况下，激光扫描仪放置于物料传送的皮带的正上方，并朝向皮带进行扫描获得皮带两侧边缘的位置，将两者情况的位置进行对比拟合获得皮带的偏移，以该皮带的偏移对实时检测下皮带振动引起的物料外形检测进行校准，从而实现提高物料外形检测精度。本发明对皮带在动态情况下的振动也能进行检测和补偿，精确地计算物料的外形，提高皮带运输系统中物料检测的精度。

Description

一种提高皮带运输系统中物料外形检测精度的方法

技术领域

本发明涉及了一种外形检测的方法，尤其是涉及了一种提高皮带运输系统中物料外形检测精度的方法。

背景技术

在以皮带为载体的物料运输系统中，为了检测所运输的物料的轮廓，通常在物料运输系统之上安装激光传感器，用于扫描物料的断面及外形。

激光传感器所检测的为激光传感器到皮带和物料的外轮廓的距离，要想准确的检测当前的物料的外形，还需要去除皮带的外形，才能得到实际的物料的外形，这样就需要对皮带的外形做一个校准。

通常而言，校准的方法为在静态下对空载的皮带进行扫描，以确定空载情况下的皮带外形。但在实际的运行中的皮带，这样的方法下的测量精度还是会有一定的误差，因为皮带在运行中通常伴随着振动，这将在运行中引入一个的偏差，从而对物料的扫描精度造成一定的影响。

发明内容

为了解决背景技术中存在的皮带振动引起偏差的技术问题，本发明提出了一种提高皮带运输系统中物料外形检测精度的方法，用以动态方式对皮带运输系统中物料外形的检测结果进行校准。

本发明方法被提出用于更准确地进行校准，相对于静态下的测量和补偿，被称为静态校准，这种新加入的方法被称为动态校准，会实时地对皮带的振动情况进行动态地检测和校准。

本发明采用的技术方案包括如下步骤：

第一步，激光扫描仪置于物料传送的皮带的正上方，并朝向皮带进行扫描，获取物料和皮带的外形；

第二步，在皮带处于静止且未放置物料情况下，用激光扫描仪对静止的空皮带进行扫描获得皮带的外形，并同时获得皮带的两侧边缘位置；

第三步，在皮带正常运行且放置物料情况下，用激光扫描仪对皮带进行扫描获得皮带和物料的外形，并同时获得皮带的两侧边缘位置；

第四步，通过第二步获得的皮带静止下的两侧边缘位置和第三步获得的皮带运行下的两侧边缘位置获得皮带的偏移，以该皮带的偏移对实时检测下皮带振动引起的物料外形检测进行校准，从而实现提高物料外形检测精度。

所述的激光扫描仪通过设置合适扫描范围使其扫描范围覆盖到皮带之外的区域，使得其探头通过到的扫描范围内的物距变化获得皮带两侧边缘的位置。皮带所在的整个装置是放在地面上，由于在皮带两侧边缘处，激光扫描仪检测获得的物距是突变的，即激光扫描仪扫描到皮带边缘的物距与激光扫描仪扫描到地面的物距两者之间的存在比较的差异，通过这个差异判断是否是皮带两侧边缘，并获得皮带两侧边缘的位置。

所述皮带的偏移是将在静止和正常运行两种状态下的两侧边缘位置以y＝kx+m线性关系进行拟合计算后获得。k、m分别标书第一、第二参数。

由于物料是放置在皮带上且并未覆盖到两侧边缘区域，因此本发明方法在设计时针对皮带认为其两侧边缘之间的表面不发生变化，静止和运行两种状态下的皮带表面形态相同，因此只做两侧边缘位置的检测来获得运输过程中皮带位置的偏移，进一步对物料外形进行修正。

通过所述激光扫描仪获得其自身到皮带两侧边缘之间的物距和对应扫描角度后，通过转换换算获得皮带两侧边缘的绝对位置。

本发明所针对的物料为通过皮带运输系统进行运输的物料，一般可以是煤炭，金属矿石，粮食等等。

本发明的有益效果是：

本发明通过检测边缘点的动态变化，拟合出整条皮带的变化，并以此作为校准，提高皮带运输系统中物料检测的精度。

与现有方案相比，对皮带在动态情况下的振动也进行了检测和补偿，在皮带发生振动的状态下，也可精确地计算物料的外形。并且本发明并没有新增硬件，利用物料分布于中间，而边缘通常没有物料的特征，在原有装置基础之上仅增加了激光扫描仪即解决了上述问题。

本发明能够实时动态地进行，通过对皮带的振动情况检测，实现了皮带外形的动态补偿，实现了对物料外形的更精确地检测。

附图说明

图1为皮带静止状态下的检测示意图。

图2为皮带运行状态下的检测示意图。

图3为实施例的激光扫描仪采集获得皮带和物料外形数据的图形图。

图4为实施例的激光扫描仪采集获得皮带和物料外形数据的图形图。

图中：1、激光扫描仪，2、皮带。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的具体实施原理是：

第一步，在皮带2处于静止和其上也没有物料的情况下，激光扫描仪1放置于皮带2的正上方，设置合适的扫描范围，使其可以扫描范围覆盖到皮带2之外的区域，采用以下方式判断获得左右侧的边缘位置，如图1中的a和b：

在皮带2的范围内，其扫描仪获得的物体距离会在一定的范围之内，而皮带之外扫描仪1获得的物体距离就会有明显的偏差差异，以此确定其边缘a和b，而a～b之间的数据，即形成一条曲线，这条曲线就是皮带2在静态下截面的外形曲线，并作为后续皮带运行下截面的外形曲线。

第二步，一般而言，在皮带机的物料运输中，在动态的情况下，物料多集中于中部，而边缘通常没有物料。因此在皮带动态运行之下，依然以上述同样的方法去检测左右两侧的边缘点，如图2中的a1和b1。

皮带2在动态和静态下截面的外形曲线是一个固定的形状。a1～b1曲线以a1和b1为边界，a1～b1曲线是a～b曲线的偏移，并对于曲线上每一点而言，其偏移均为y＝kx+m，k和m对于每一个点均是一致的。通过点a和点a1之间、点b和点b1之间进行拟合的偏移计算，由此在a1和b1之间拟合获得了一条新的曲线a1～b1作为偏移后的皮带外形曲线。

曲线a1～b1就是实际实时运行状态下的已将皮带振动考虑在内的皮带动态校准曲线，比纯粹的静态校准曲线(a～b)有着更高的测量精度。进一步能通过该曲线a1～b1作为物料底面的外形曲线，对物料底面的外形进行校准。

本发明的实施例如下：

激光扫描仪的安装位置为X轴的0.0mm处，扫描仪的悬挂高度约为1800mm。

在皮带2静止且放置物料的状态下，采集获得外形和边缘位置数据图如图3所示。图3中的X轴和Y轴均为mm单位。整个图形与实际情况相比，为一个倒置的图。左侧和右侧的斜线为扫描仪1的扫描范围；a、b两点为皮带的两个边缘，中间的曲线为扫描到的实际的静止空载的皮带的轮廓；a和b的边缘之外，扫描范围之内为地面或者其它装置。

在皮带正常运行且放置物料的状态下，采集获得外形和边缘位置数据图如图4所示。图中实际运行中的皮带和物料的总的外形为a’～b’，要计算物料的外形，就需要去除皮带的外形。

对于图3和图4获得曲线，先以皮带的中央为起始点，向两端开始搜索，一直找到激光扫描仪的输出值数组(角度，距离)，在连续两个角度点上，距离存在着明显的落差，即为皮带的边缘点(如图中的点a，b，a’，b’)。

以点a到点b做一条直线，以点a’到点b’做一条直线，以这两条直线计算出动态的偏差为y＝kx+m，并以此偏差值以及静态情况下的皮带外形，拟合出一条动态的皮带外形曲线，以此为动态的补偿值。

实施例按照静态补偿，对上述皮带范围内物料的平均高度进行计算，所得到的数值为32mm。在本发明加入动态补偿之后，对上图的皮带范围内物料的平均高度进行计算，数值为27mm，这其中抵消皮带的振动所引起的偏差约为5mm。

由上述实施可见，本发明对皮带在动态情况下的振动进行了检测和补偿，拟合出整条皮带的变化，在皮带发生振动的状态下能精确地计算物料的外形，提高皮带运输系统中物料检测的精度。

Claims (3)

1.一种提高皮带运输系统中物料外形检测精度的方法，其特征在于：

第一步，激光扫描仪置于物料传送的皮带的正上方，并朝向皮带进行扫描，获取物料和皮带的外形；

第二步，在皮带处于静止且未放置物料情况下，用激光扫描仪对静止的空皮带进行扫描获得皮带的外形，并同时获得皮带的两侧边缘位置；

第三步，在皮带正常运行且放置物料情况下，用激光扫描仪对皮带进行扫描获得皮带和物料的外形，并同时获得皮带的两侧边缘位置；

第四步，通过第二步获得的皮带静止下的两侧边缘位置和第三步获得的皮带运行下的两侧边缘位置获得皮带的偏移，以该皮带的偏移对实时检测下皮带振动引起的物料外形检测进行校准，从而实现提高物料外形检测精度；

所述的激光扫描仪通过设置合适扫描范围使其扫描范围覆盖到皮带之外的区域，使得其探头通过到的扫描范围内的物距变化获得皮带两侧边缘的位置。

2.根据权利要求1所述的一种提高皮带运输系统中物料外形检测精度的方法，其特征在于：所述皮带的偏移是将在静止和正常运行两种状态下的两侧边缘位置以y＝kx+m线性关系进行拟合计算后获得。

3.根据权利要求1所述的一种提高皮带运输系统中物料外形检测精度的方法，其特征在于：通过所述激光扫描仪获得其自身到皮带两侧边缘之间的物距和对应扫描角度后，通过转换换算获得皮带两侧边缘的绝对位置。