CN112533703A - 用于分析经受磨损的表面的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于分析材料处理系统中的磨损表面的系统。该系统包括扫描仪和被配置为生成测量数据的处理器。该方法还包括对应的方法。

Description

用于分析经受磨损的表面的系统和方法

技术领域

本公开涉及分析经受磨损的表面，例如，磨机衬里、破碎机等的表面。

背景技术

在各种类型的矿物加工中，矿石是在圆筒形研磨机中加工的。研磨机的旋转使得其中的矿石块翻滚，从而研磨矿石。磨机内容物可包括研磨介质，例如球、棒或其他类型的研磨介质。

这些圆筒形磨机通常包括可更换的衬里，该衬里保护磨机的壳体免于损坏和腐蚀。这些衬里通常包括提升条(lifter bar)，当磨机旋转时，其提升矿石和磨球装料(ballcharge)，以提高研磨效率。

最终，这些衬里会磨损，因此必须被更换。评估衬里的状态很重要，这既防止损坏磨机壳体以及磨机随后可能发生的灾难性故障，又确保磨机有效运行。

最初，这是通过停止磨机并手动测量衬里来执行的。这种方法存在一些问题，包括该过程对于执行测量的操作者来说可能是危险的，并且可能是不准确的。特别地，仅测试衬里的少量点，并且该方法通常依赖于操作者手动选择有代表性的点。

最近，三维(3D)激光扫描仪已用于扫描衬里的内表面。特别地，3D激光扫描仪放置在磨机内部，用于生成表示衬里的内表面的点云数据。然后该点云数据被转换并映射到磨机的参考模型上，以能够进行磨损分析。在WO2007000010中描述了这种系统的示例。

此类系统(包括WO2007000010中描述的系统)的问题在于它们非常复杂。特别地，现代3D扫描仪生成非常大的点云，这些点云必须在不同的坐标系之间进行缩放和转换并进行分析。如果减少点云中的点的数量，则映射数据的分辨率也降低，这导致准确度降低。

因此，显然需要用于分析经受磨损的表面的改进的系统和方法。

将清楚地理解到，如果在本文中引用现有技术出版物，则该参考文献并不意味着承认该出版物构成任何国家的本领域公知常识的一部分。

发明内容

本公开涉及用于分析经受磨损的表面的系统和方法，其可以至少部分地克服上述缺点中的至少一个或为消费者提供有用的或商业的选择。

鉴于前述内容，本公开以一种形式提供了一种用于分析三维磨损表面以从其生成标量测量数据的系统，该系统包括：

扫描仪，其被配置为生成三维磨损表面的点云数据；以及

处理器，其被配置为接收点云数据并通过以下方式从其生成标量测量数据：

生成点云数据的点的多个子集；以及

从多个子集中的每一个子集中，选择与该子集的点相关联的标量测量结果以形成标量测量数据。

磨损表面可以是材料处理装置或系统的磨损表面。材料处理装置或系统可以是例如用于矿物加工的磨机或破碎机。

有利地，该系统使得能够对磨损表面进行高分辨率分析，而无需将三维磨损表面的点云数据转换到三维磨损表面的模型的坐标系中，这种转换是计算上非常复杂且占用大量内存的过程。此外，由于扫描仪用于生成测量结果，因此这可以在不需要操作者从区域内部手动地进行测量的情况下进行，该区域内部在磨机的情况下通常是危险区域。

优选地，该系统还被配置为基于标量测量数据来评估三维磨损表面的磨损或不规则性。

优选地，磨损表面包括可更换的衬里。可更换的衬里可以包括磨机的衬里。

处理器还可以被配置为基于点云数据生成中心点或中心轴。标量测量结果可以参考该中心点或中心轴生成。

中心点或中心轴可以基于操作者的输入而生成。中心点或中心轴可以通过以下方式生成：粗略估计中心点或中心轴，并使操作者能够手动细调中心点或中心轴。

中心点或中心轴可以由处理器自动生成。

优选地，与子集的点之一相关联的标量测量结果是根据标量测量结果的值来选择的。可以针对子集的每个点确定标量测量结果，并且可以基于来自子集内的极端标量测量结果来选择标量测量结果。作为说明性示例，可以从每个子集中选择最大(或最小)测量结果。

优选地，子集中的测量数据的差异指示与该子集相对应的磨损表面的点的磨损的差异。特别地，可以选择点的每个子集，使得与这些点有关的测量结果的任何差异主要对应于那些点处的磨损的差异。

点云数据的多个子集可以基于它们关于轴的位置来生成。

表面可以具有基本均匀的横截面，并且点的每个子集可以对应于沿着表面的长度的点的集合。这样，点的每个子集可以对应于磨损表面的基本线性的部分。点的每个子集可以包括成行的点，该成行的点沿与表面的轴基本相同的方向延伸经过对应于点云数据的点云。

表面可以是轴向对称的、圆锥形的或截头圆锥形的，并且每个子集可以对应于沿着表面的轴的特定位置处的点的集合。因此，点的每个子集可以对应于磨损表面的基本上环形的部分。

处理器可以被配置为生成标量测量数据的子集。标量测量数据的子集可以根据确定的点或轴来选择。在基本轴向对称的表面的情况下，子集可以包括以表面的轴为中心的切片。

处理器可以被配置为从操作者接收参数，该参数限定了要从分析中排除的某些数据(例如，极值)。

处理器可以被配置为接收与磨损表面相关联的参数。特别地，磨损表面可以包括磨机衬里，并且与磨机衬里相关联的参数可以包括磨机参数。

优选地，处理器被配置为渲染点云数据。处理器可以被配置为基于用户交互来启用点云数据的旋转。

优选地，处理器被配置为使操作者能够通过输入与点云有关的输入参数来手动删除点云的不需要的部分。点云可以被渲染，使得被识别为要删除的点云的点与未被识别为要删除的点云的点是可区分的。适当地，被识别为要删除的点云的点以与未被识别为要删除的点云的点不同的颜色渲染。

参数可以限定一个或多个形状，在这些形状之外的点被识别为要被删除。参数可以限定一个或多个平面，在该平面上方或下方的点被识别为要被删除。

处理器可以被配置为使操作者能够输入一个或多个参考点或参考平面。操作者可以参考参考点或参考平面识别点云数据的区域。可以根据参考点或或参考平面来限定不针对其生成标量测量结果的点。这样的点的组可以被称为死区。

处理器可以被配置为将过滤器应用于点云数据，以去除异常值。该过滤器可以包括中值过滤器。

处理器可以被配置为将标量测量数据呈现为绘图。

优选地，扫描仪包括激光扫描仪。

在另一种形式中，本公开提供了一种用于分析材料处理系统中的三维磨损表面以从中生成标量测量数据的方法，该方法包括：

通过扫描仪扫描三维磨损表面以生成点云数据；以及

通过以下方式从点云数据生成标量测量数据：

生成点云数据的点的多个子集；以及

从多个子集中的每一个子集中，选择与该子集的点相关联的标量测量结果以形成标量测量数据。

本文描述的任何特征可以与在本发明的范围内本文描述的任何一个或多个其他特征以进行组合。

本说明书中对任何现有技术的引用不是也不应该被视为是对现有技术形成公知常识的一部分的承认或任何形式的暗示。

附图说明

将参考以下附图描述根据本公开的各种实施例，其中：

图1示出了根据实施例的用于分析经受磨损的磨机衬里的表面的系统；

图2a示出了图1的系统的点云的相关部分的端视图；

图2b是图2a的点云的部分的示意性表示；

图3示出了根据实施例的与磨机衬里的一部分有关的标量测量数据的绘图；

图4示出了根据实施例的磨机设置输入屏幕的屏幕截图；

图5示出了根据实施例的点云显示屏幕的屏幕截图；

图6示出了根据实施例的点云清理屏幕的屏幕截图；

图7示出了根据实施例的中心线调准屏幕的屏幕截图；

图8示出了图7的中心线调准屏幕的中心部分的放大视图；

图9示出了图8的居中部分的放大视图，但是处于叠加配置；

图10a示出了根据实施例的起始点选择屏幕的屏幕截图；

图10b示出了图10a的起始点选择屏幕的屏幕截图，其中其三维表面被放大；

图11示出了根据实施例的死区选择屏幕的屏幕截图；

图12示出了根据实施例的数据导出屏幕的屏幕截图；以及

图13示出了根据实施例的圆锥形材料处理表面的点云表示的示意性透视图。

可以从下面的具体实施方式部分中辨别出优选特征、实施例和变型，具体实施方式部分为本领域技术人员提供了足够的信息来执行本发明。具体实施方式部分不应被视为以任何方式限制前述发明内容部分的范围。

具体实施方式

图1示出了根据本公开的实施例的用于分析经受磨损的磨机衬里的表面的系统100。系统100使得能够以低计算复杂度和低内存要求的方式对磨损表面进行高分辨率磨损分析。特别地，系统100不要求在高分辨率分析中是非常大且复杂的磨机衬里的点云数据在坐标系之间转换，或以其他方式映射到表面的3D模型上。

系统100包括在工厂区域(plant area)110中的磨机105，其被配置为研磨矿石。磨机105包括可更换的衬里115。磨机105的旋转使其中的矿石块和磨球装料120翻滚，从而研磨矿石。随着使用磨机105，可更换的衬里115磨损，并且最终必须被更换。在所示的实施例中，衬里包括多个提升条，但是应当理解，在其他实施例中，衬里内表面的构造可以是不同的，例如没有提升条或具有波浪形构造。

为了分析磨机衬里115的表面，停止磨机105，并且在其中放置三维(3D)扫描仪125，例如，激光扫描仪。扫描仪125通常很小，因此可以在扫描期间附接到臂(未示出)上并保持在磨机105的中央部分中的适当位置。臂可以延伸通过磨机105的进入孔，从而减轻了操作者进入磨机105的需要。可替代地，可以例如使用三脚架将扫描仪手动定位在磨机内部。

扫描仪125可以包括飞行时间激光测距仪(通常简称为3D激光扫描仪)，其被配置为朝向衬里115的内表面发送激光辐射。该激光辐射从衬里115的表面反射，并在扫描仪125处被接收回。该过程在表面上的大量点上同时进行或随着时间进行，以生成描述衬里115的内表面(或磨损表面)的详细点云。激光扫描仪是公知的并且可商购获得。

一旦完成数据捕获，就将扫描仪125从磨机105上取下，并且点云数据被提供给操作者计算机130以进行初始分析。点云数据可以以任何合适的方式提供给操作者计算机130，包括通过将激光扫描仪125耦合到操作者计算机130，或从扫描仪125导出数据并例如使用可移动存储器将其手动移动到计算机130。

然后，操作者135使用操作者计算机130上的处理软件来从3D点云数据生成标量测量数据。

最初，基于接收到的点云数据来确定3D点云数据的相关(通常为圆柱形)部分的中心线。这可以通过以下方式来执行：首先自动确定3D点云数据的相关(通常是圆柱形)部分的近似中心线，然后在操作者135的帮助下或通过使用更详细的数据分析来细调(refine)该中心线。换句话说，中心线可以自动、半自动或手动确定。

一旦确定了中心线，点云数据的多个子集就基于它们关于中心线的位置而生成。特别地，点云数据根据关于中心线的角度被划分为子集。因此，数据的每个子集对应于沿着磨机衬里115的长度的成行的点。

图2a示出了点云200的截面图，其示出了中心线205以及限定点云数据的子集的角度α。图2b示出了点云数据200的简化透视图，其示出了对应于角度α的点云数据的子集210。在图2b中，仅出于清楚的目的，关于大致对应于点云数据200的圆柱体示出了点云数据200。

角度α是关于垂直于中心线205的任意方向限定的，在这种情况下是竖直方向215。这样，角度α对于磨机105或点云200没有特别的绝对含义，而是用于提供角度之间的相对含义。

如上所述，点云数据的每个子集基于它们关于中心线的位置而生成，并且在与该中心线相关的特定角度处生成。因此，图2中示出的点云数据的子集210包括在沿着点云200的长度的条带(strip)中的点云值的条带。每个子集类似于图2a和2b中所示的子集210，但是是对于点云200圆周上不同角度处的不同的值的条带。

对于来自点云200的点的每个子集(或沿着点云200的长度的值的条带)，确定子集中每个点在垂直于中心线205的方向上距中心线205的距离。这是通过将点云200中的每个点(在其原始坐标系中)与中心线205上的对应点(基于点云数据生成的，因此位于点云的坐标系中)进行比较来实现的。

对于特定的点云点(x₁，y₁，z₁)和中心线205上的对应点(x₂，y₂，z₂)，该距离d可根据下式进行确定：

然后，为点的该子集存储点的子集内所有距离的最大值。在实施例中，子集中所有距离的最大值通过以下方式来找到：确定两个点的距离值、进行比较、将较大的距离值保留为当前最大距离值并丢弃较小的值，然后对下一个以及子集中的每个后续点重复上述过程。因此，不必为子集中的每个点存储距离值。由于衬里115在未被磨损时沿其长度(排除端部，以及衬里段之间的连接处)基本均匀，因此距未磨损的衬里上的中心线205的距离基本一致。然而，随着衬里115磨损，磨损可能是不均匀的，最大距离值在确定衬里115的指示性使用寿命方面可能特别有用。

一旦为点的每个子集选择了最大距离，这些最大距离值(即，点的每个子集一个最大距离值)或最大距离值的较小子集就作为标量测量数据被导出。在系统100中，这些最大距离值被导出到服务器140，在服务器140中，它们可以相对于与磨机105相关联的参考值进行比较。然而，在其他实施例中，例如，这些点可以被导出到文件，并在同一计算机(例如，在不同的软件中)分析，或者在不同计算机上进行分析。

优选地，包括最大距离值的标量测量数据被导出为值串，或者被导出为空格或逗号分隔的值，从而使得能够与各种分析软件进行互操作。这也使数据能够在各种软件上进行绘制和手动查看。

图3示出了根据本公开实施例的与磨机衬里115的一部分有关的标量测量数据的绘图300。

绘图300在第一轴310上示出了多个标量数据点305中的每一个的大小，并且在第二轴线315上示出了与每个点相关联的角度(α)。绘图300包括分别对应于没有提升器的区域和具有提升器的区域的峰和谷。特别地，由于大小是关于沿着点云的中心延伸的中心线205测量的，因此，提升器对应于更靠近中心线205的区域，因此具有较低的值。在区域320中识别出与具有提升器的区域相对应的一个区域。

如上所述，角度(α)在绝对方面没有物理意义，而是限定了区域之间的相对关系，这又使得相邻区域能够相互比较。作为说明性示例，从绘图300可以看出，提升条沿衬里115周期性地定位。这样，可以使用提升条间距和角度(α)的先验知识在标量测量数据方面比较相邻的提升条。

虽然在绘图300中呈现为二维阵列，但重要的是要注意，该绘图根本不对应于磨机衬里115的一片(slice)，而是对应于可能跨磨机衬里115的长度分布的极端磨损值。此外，沿磨机105的长度(或其一部分)的位置(这些点来自该位置)与数据不相关。作为说明性示例，标量数据点305中的两个相邻点可以对应于磨机衬里115中相距几米的区域。这样，当评估衬里115的整体或最大磨损时，不需要标量测量数据确切地涉及衬里115上的什么位置。然而，如将在适当的时候说明的，通常将磨机衬里形成为多个衬里环，并且在实施例中，为每个环提供标量测量数据，从而能够评估每个环的磨损。

服务器140可以包括基于云的评估工具，这使得能够输入磨机105的参数，并且最大距离值可以和与磨机衬里115相关联的参考值进行比较。由于标量测量数据需要的内存远少于点云数据，因此标量测量数据的传输要比对应的点云数据快得多。

此外，将理解的是，在所描述的实施例中，导出的标量测量数据包括点的每个子集的最大距离值。点的子集可以是长度约一米的点的条带。这样，与如果要导出点云时存在的点云点相比，要存储、传输和处理的标量数据点要少得多。

除了上述用户交互之外，操作者135还可以从点云中去除数据，从分析中排除某些数据(例如，极值)，和/或选择特定数据(例如，点云的片段)。

下面的图4-13示出了本公开实施例的屏幕截图，其中，操作者正在与操作者计算机进行交互以生成标量测量数据，该操作者计算机可以类似于操作者计算机130。

最初，操作者将磨机的某些参数输入图形用户界面中。图4示出了根据本公开的实施例的磨机设置输入屏幕的屏幕截图400。这些参数用于确定计算标量值的区域以及何时调准(align)中心线。

磨机设置输入屏幕包括进给入口(feed entry，FE)环配置部分405、圆柱环配置部分410和排出口(DE)环配置部分415，分别用于输入与衬里的FE部分、衬里的圆柱或中心部分以及衬里的DE部分的环配置相关的配置数据。

FE环配置部分405、圆柱环配置部分410和DE环配置部分415包括各种配置菜单，包括分别用于限定环的数量、环的长度和提升器的数量的环数量菜单、环长度菜单、提升器数量菜单。FE和DE环配置部分405、415还包括用于限定环的角度的环角度菜单。

当配置被输入到FE环配置部分405、圆柱环配置部分410和DE环配置部分415中时，生成对应的表条目并且其被添加到表部分420中。表部分420使得操作者能够查看其已添加的参数，并在适当时进行更改。

最后，磨机设置输入屏幕包括通用磨机设置部分425，包括用于限定FE和DE填充段参数的FE填充段(水平和竖直)菜单和DE填充段(水平和竖直)菜单。

尽管以上部分涉及术语“磨机设置”，但是技术人员将容易地理解，这些设置与被测量的磨机的衬里部分有关。

除了以上将参数数据手动输入菜单中之外，磨机设置输入屏幕还使操作者能够从文件中加载磨机设置，并且在已经添加了磨机设置数据的情况下，将磨机设置保存到文件。

可能有用的是还包括用于输入磨机直径的近似值的选项，因为这可以用于辅助确定点云的相关部分的中心线。如果需要，“近似的磨机直径”菜单可以被包括在例如通用磨机设置部分425中，从而允许输入近似的磨机直径。在实施例中，提供菜单选项用于选择近似的磨机直径的值，提供200mm的增量用于选择。

这些参数都是标量，并且主要用于选择衬里上的不将被测量的点。

一旦输入磨机设置，就导入点云数据。点云可以从3D扫描仪以其原本的格式(例如，FLS格式)或以通用的xyz格式导入。点云数据被导入时，将其显示给操作者。图5示出了根据本公开实施例的点云显示屏幕的屏幕截图500。

点云显示屏幕包括点云的渲染，示出了可以被视为以三维表面505出现的高密度的点。如在点云查看软件中常见的，通过在表面505上点击和拖动，或者通过与菜单510交互，可以改变查看点云的视角(apparent angle)。用户坐标系(UCS)图标515与三维表面505相关联地显示，该用户坐标系(UCS)图标515随着三维表面505的旋转而更新。这使得操作者能够参考点云数据的坐标系跟踪在三维表面505旋转时三维表面505的取向，点云数据的坐标系始终保持为原始坐标系。

坐标系取决于捕获点云时扫描仪的取向，并且不与磨机的几何形状特定相关。点云数据的坐标系可以被认为是完全任意的。

在导入期间，点云的通常是圆柱形的主要区域的近似中心线520被自动确定并与三维表面505关联地显示。中心线520是基于点云的几何形状自动但粗略地生成的，以期稍后细化其位置。中心线被添加到点云数据的坐标系中，并且不执行点云数据的坐标系的变换。

从三维表面505可以看出，原始点云数据包括与磨机衬里无关的数据，包括与磨机外部的区域有关的数据，以及与磨机的内容物(例如，矿石以及研磨介质(如果存在))有关的数据。这样，点云数据在进一步分析之前被精炼(或清理)。

图6示出了根据本公开的实施例的点云清理屏幕的屏幕截图600。点云清理屏幕包括如上所述可旋转的三维表面505和多个清理菜单605。

清理菜单605包括使操作者能够手动删除点云的不需要的部分的工具，选择具有圆锥形端部的圆柱体的尺寸和位置和具有角度的平面。

特别地，清理菜单605包括内部截止半径，该内部截止半径限定圆柱体的半径，该半径用作要保留在点云中的点的内部限制。这样，可以有效地去除任何内点(inlier)或在圆柱体边界内的点。

清理菜单605还包括壁边距(wall margin)菜单、长度菜单、偏移菜单、头部倾斜菜单，以使操作者能够限定具有圆锥端部的圆柱体的壁边距、长度、偏移和头部倾斜。这样，可以有效地去除任何外部点(outlier)或超出壁边距的边界的点。

最后，清理菜单605包括装料(或石床(stonebed))截止菜单和装料截止倾斜菜单，以限定装料(即，磨机的内容物)的高度和倾斜度(即，内容物的角度)。当磨机中的内容物变化且通常不平坦(并且可能明显倾斜，这取决于磨机停止的速度多快)时，这特别有用。

当操作者将参数输入清理菜单605时，三维表面505被自动更新。这可以通过清楚地示出将基于参数而被去除的点来实现(例如，通过以不同颜色显示这些点)，或者通过简单地从三维表面505去除这些点来实现。图6示出了以不同颜色并且以取决于去除点的去除所基于的标准的几种不同颜色中的一种显示正从点云去除的去除点610的实施例。然后，用户可以通过点击“删除突出显示的点”按钮625来去除所有去除点。

操作者可以使用预览配置选择框615选择仅查看正去除的特定点。预览配置选择框615包括：“显示剩余”框，该框使操作者能够选择查看未被识别为进行去除的与衬里有关的点；“显示装料”框，该框使操作者能够选择查看与装料有关的点(即，位于截止平面下方的点)；以及“显示外部点”框和“显示内点”框，该框使操作者能够能够分别查看外部点和内点。

最后，点云清理屏幕包括图例部分620，其限定了与清理菜单605的参数相对应的图形表示，以使操作者能够快速了解这些参数所涉及的内容。每个清理菜单605可以与数字(1-7)相关联，并且这些参数中的每一个在图例部分620中以图形方式示出，并且在图例中通过对应的数字来标识。

一旦清理了数据，就执行点云数据的中心线的更精确的调准。如前所述，中心线520基于原始点云数据而大致居中，并且随后被细化。

图7示出了根据本公开的实施例的中心线调准屏幕的屏幕截图700。

首先，使用平面选择菜单705来限定第一平面和第二平面。横截面选择菜单705使操作者能够限定正交于中心线520的两个横截面，从而限定点云数据的横截面。

菜单705包括滑动条，其使操作者能够选择平面沿着中心线520定位在哪里。当平面被定位时，第一和第二平面标识符710被定位在三维表面505上，以使操作者能够查看平面在点云上定位在哪里。

同时，与所选平面相对应的点云的横截面715参考中心线520显示在中心线调准屏幕700的居中部分(centering portion)720中。菜单725使操作者能够选择显示哪个横截面，包括与第一平面有关的横截面、与第二平面有关的横截面、或两个相互叠加的横截面。

圆元素730覆盖在点云的横截面715上，以辅助操作者解释中心线520的调准。特别地，圆元素730以中心线520作为其中心，并且在识别中心线520的位置中的小偏移误差时是有用的。

中心线调整菜单735使中心线520的位置能够被调整，即，竖直或水平地移动，以使操作者能够更准确地使中心线520居于中心。当中心线520移动时，圆元素730也移动，从而使操作者能够基于该移动来验证中心线520是否更准确地居中。

应当理解，由于中心线在两个横截面中均居中，因此它将在点云中调准并居中定位。

除了上述手动居中之外，还可以提供自动居中。在这种情况下，可以在手动调准之前采用或只采用自动居中算法来使中心线520居中。这样，手动居中也可以用于验证自动算法的结果。

图8示出了在图7中描述的配置中的居中部分720的放大视图，图9示出了处于叠加配置的居中部分720的放大视图。叠加配置可以通过选择“叠放”或叠加选项来选择，在该实施例中，通过居中部分720中的“叠放”切换钮740提供，操作者可以在这些配置之间切换。

通过以下方式来生成叠加配置：将横截面划分为切片，从中心线520向外延伸，并使切片围绕中心线520旋转，使得切片905的横截面叠加。然后，操作者可以放大特定的叠加区域，并使用中心线调整菜单735来微调中心线520的位置。当叠加区域紧密调准时，中心线的位置良好。

代替叠加所有切片，切片样本(例如，每三个或每二个切片)彼此上下显示。这在切片较小时特别有用，因为它避免了许多切片彼此上下叠加。

当分析衬里的中央(圆柱形)部分时，期望设置参考点和边界以进行数据分析。

图10a示出了根据本公开实施例的起始点选择屏幕的屏幕截图1000a。起始点选择屏幕使得能够参考三维表面505来标识起始点。起始点(对应于圆柱体的端部)是有用的，为操作者在考虑衬里沿其长度的特性时提供了背景。

特别地，基于操作者对三维表面505的目检，起始平面元素1005沿着中心线520移动到衬里的已知位置。当起始平面元素1005近似地位于正确的位置时，三维表面505可以被放大，以更精确地定位起始平面元素1005。

图10b示出了起始点选择屏幕的屏幕截图1000b，其中，三维表面505被放大以使起始点平面元素1005的定位更加准确。从图10b中可以看出，通过放大三维空间表面505(因此仅显示其一部分)，可以识别出更多的重要细节，从而简化了定位起始平面元素1005的过程。

起始点选择屏幕还包括反向中心线按钮，该按钮在被选择时，左右反转FE和DE的显示位置。

最后，起始点参考选择屏幕包括起始点偏移，该起始点偏移限定了起始平面元素1005(例如，衬里的一部分)的位置与磨机的圆筒的起始之间的偏移量。操作者通常会基于衬里的知识输入这些详细信息。

如上所述，限定起始点使得操作者能够随后使用常用的参考点，沿着衬里的长度限定衬里的区域，即圆柱体。

并非点云中的所有测量结果都表示衬里中的磨损。作为说明性实例，在衬里的端部附近经常存在磨损增加的区域。这些通常不应包括在导出的数据中，因为这可能表明衬里比其实际磨损得多。因此，期望在分析中限定死区，即，不用于生成最小值或最大值的数据带。

图11示出了根据本公开的实施例的死区选择屏幕的屏幕截图1100。

死区选择屏幕包括进给端死区选择菜单1105、圆柱体(或中心部分)死区选择菜单1110和排出端死区选择菜单1115，以使能够分别在进给端、圆柱体(或中央部分)和排出端中限定死区。

每个死区限定了3D数据点的集合，当生成标量测量数据时，这些3D数据点被排除在外。例如，这使操作者能够选择从计算中去除衬里的端部。

进给端死区选择菜单1105、圆柱体(或中心部分)死区选择菜单1110和排出端死区选择菜单1115均参考上述限定的起始点来限定。因此，操作者能够参照充分了解的参考点(例如，圆柱体的起始点)容易地识别衬里的端部。

最后，操作者选择要导出的数据。如果需要，这使操作者能够特别避免数据的异常，并从数据中去除其他噪声。

图12示出了根据本公开的实施例的数据导出屏幕的屏幕截图1200。数据导出屏幕使得能够选择用于导出的数据(例如，数据段)，以及能够对数据进行过滤以去除噪声。

数据导出屏幕包括环选择菜单1205，其使操作者能够单独考虑和过滤每个环。在这种情况下，环选择菜单1205使操作者能够在FE环、第一至第七圆柱体(或中央)环和DE环之间进行选择。应当理解，对于磨机衬里而言，通常包括多个相对轴向较短的、通常为圆柱形的衬里“环”。

在选择环时，示出了点云的对应的相关部分(看起来像3D表面1210)。这使操作者能够快速概览所选择的环。

通常，将分别评估不同衬里环的磨损，以便导出的每个部分(最大距离值)在给定角度下将对应于沿着一个环的长度的最大距离值。

数据导出屏幕包括过滤器菜单1215，该过滤器菜单使操作者能够选择要应用于数据点的过滤器以去除异常值。过滤器可以例如包括具有合适参数的中值过滤器或任何其他合适的过滤器。过滤器在从考虑中去除吊耳(lifting lug)、岩石、孔等方面可能特别有用。

过滤器可以基于点云表面的曲率分析，以排除感知的磨损没有逐渐改变的点(或区域)。这样的区域通常不对应于磨损，而是对应于衬里表面内或表面上的孔和对象。

当输入过滤器参数时，对应的3D表面1210中的数据被更新，以说明去除和/或改变了哪些数据。这可以通过以不同的颜色示出去除和/或改变的数据来执行。

在二维图中显示与对应于3D表面1210的数据的部分相关联的标量测量数据1220，示出了相对于角度(α)的大小。

参考二维图提供了窗口1225，窗口1225限定了要导出的区域。窗口的边(side)可以在窗口配置菜单1230中限定，并且可以从宽度为整个段和宽度为一半段中选择。

数据导出屏幕还包括段视图元素1235，该段视图元素1235从其侧面(即，平行于磨机衬里的切线)示出了与窗口1225相关联的段。这使操作者能够容易查看组成所选段的点，包括那些正在由过滤器去除或更新的点。

除了示出标量测量数据1220之外，该图还示出了每个角度(α)的原始(未过滤的)最大值和最小值。这使操作者能够直接快速地概览此过滤对输出数据的影响。

一旦数据最终确定要导出，则仅导出位于窗口1225内的标量测量数据1220-不会导出任何供参考的未过滤数据，也不会导出该窗口之外的数据。对于每个环，数据作为值串被导出。

然后，导出的数据可以用于估计磨损表面(例如，磨机衬里)的厚度或状况。作为说明性示例，导出的数据和与磨机衬里有关的参考数据(例如，最小阈值)进行比较。

通过将导出的数据与对应的参考数据进行比较，这与导出点云数据并将其与一些对应的参考数据进行比较时相比，可以实现显著的复杂性降低和带宽减少。

上面的描述主要描述了如何相对于磨机衬里的中心部分选择和分析标量测量数据。技术人员将容易地理解，该方法可以适配以适合于截头圆锥形的FE环和DE环，以及其他类型的圆锥形或截头圆锥形的材料处理系统，例如，破碎机。

图13示意性地示出了根据本公开的实施例的表示激光扫描的圆锥形或部分圆锥形(包括截头圆锥形)的材料处理表面的点云1300。点云1300可以对应于圆锥破碎机的表面。类似地，以下关于点云1300概述的测量可以应用于截头圆锥形表面，例如，衬里的FE环和DE环。

点云1300具有关联的中心线1305，并且根据沿着中心线1305的距离生成点云数据的子集1310。因此，点云数据的每个子集1310可以包括围绕中心线1305上的特定点的处于所有角度的点(与处于特定角度的所有点(如通常的圆柱形磨机衬里的情况)相反)。替代地或另外地，在某些实施例中可以并且可能期望使用这样的点的子集：每个子集的点例如在大致遵循磨损表面的长度方向的方向上延伸的线中不同地分布。

仅出于清楚的目的，参考大致与圆锥形材料处理表面相对应的圆锥体示出了点云1300。本领域技术人员将容易理解，表面不是完全圆锥形的。实际上，基于图13中描述的子集的标量测量数据的生成可直接应用于通常轴向对称的任何形状。

点云数据的子集1310包括围绕圆锥的值的环，并且每个其他子集类似于点云数据子集1310，但是在沿着圆锥的中心线的不同点处。

对于来自点云的点的每个子集，在垂直于中心线1305的方向上为该子集中的每个点确定距中心线1305的距离。这以与上述针对圆柱磨机衬里的距离计算相同的方式实现。可以选择单个距离，例如子集的最大确定的距离。然后可以导出各个子集的所选距离。

应当理解，基于要分析的表面的结构和几何形状来选择子集的取向。

作为非限制性示例，对于具有沿轴向方向延伸的可预测结构(例如，提升条)的大致圆柱形的表面(例如，磨机衬里的圆柱形部分)，可以选择子集以对应于平行于结构(例如，提升条)的取向的方向延伸的点的条带。在评估磨机衬里的圆柱部分时，这可以避免子集中的某些点对应于提升条上的点而同一子集中的其他点对应于提升条之间相对凹陷的表面上的点，这可能导致每个点的距离确定很可能指示出提升条的存在或不存在，而不是指示表面磨损。对于例如圆锥破碎机的大体上圆锥形的表面(或更一般地，一端逐渐变细的轴向对称表面)，可以选择子集以对应于围绕对称轴延伸的点的近似圆圈。如果在这种结构中使用包括轴向延伸的点的条带的子集，则由于表面的锥度，每个点的距离确定可能会指示点的不同横向位置，而不是指示表面磨损。对于通常被成形为光滑圆柱体的磨损表面，可以使用以上类型的子集中的任何一个(或这两者)。对于挂在表面上的磨机衬里的排出端和入口端，应根据表面的结构和几何形状选择该子集的适合的取向。然而，在考虑这些子集选择示例的适用性时，应当意识到，变化是可能的。

选择子集的类型和取向的一种方便的方式可以是选择子集，使得如果表面完全规则或完全未磨损，则每个子集的点将基本上每个都产生相同的确定的距离。

如上所述，死区也可以用于辅助评估的相关性。例如，衬里中的开口以及衬里部件之间的接头是死区的合适选择的示例。

尽管系统100示出了计算机130上的初始分析以及服务器140上的后续磨损分析，但是技术人员将很容易理解，这两个步骤可以在单个计算装置(例如，操作者计算机130)上执行。即使在单台机器上使用，该方法仍可避免大量数据处理。

虽然描述了激光扫描仪125，但是技术人员将容易地理解，在不背离本公开的范围的情况下，可以使用任何数量的其他扫描仪(包括红外扫描仪、雷达扫描仪等)来生成点云。

在本说明书和权利要求书中(如果有的话)，词语“包括”及其包括“包含”和“具有”的派生词包括每个所述整数，但是不排除包括一个或多个其他整数。

在整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不是必然都指代的是同一实施例。此外，可以以任何合适的方式以一种或多种组合来组合特定特征、结构或特性。

根据法规，已经以或多或少地特定于结构或方法特征的语言描述了本发明。应当理解，本发明不限于所示出或描述的特定特征，因为本文所述的手段包括使本发明能够实施的优选形式。因此，本发明在本领域技术人员适当解释的所附权利要求(如果有的话)的适当范围内以其任何形式或修改被保护。

Claims (2)

1.一种用于分析材料处理系统中的三维磨损表面以从中生成标量测量数据的系统，所述系统包括：

扫描仪，其被配置为生成所述三维磨损表面的点云数据；以及

处理器，其被配置为接收点云数据并通过以下方式从该点云数据生成所述标量测量数据：

生成所述点云数据的点的多个子集；以及

从所述多个子集中的每一个子集中，选择与该子集的点相关联的标量测量结果以形成所述标量测量数据。

2.一种用于分析材料处理系统中的三维磨损表面以从中生成标量测量数据的方法，所述方法包括：

通过扫描仪扫描所述三维磨损表面以生成点云数据；以及

通过以下方式从所述点云数据生成标量测量数据：

生成所述点云数据的点的多个子集；以及

从所述多个子集中的每一个子集中，选择与该子集的点相关联的标量测量结果以形成所述标量测量数据。

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