CN113074629B - 一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统，包括图像采集装置和数据处理系统，图像采集装置安装在煤棚顶的多条行走轨道上，且多条行走轨道上分别均设有用于保持行走轨道水平状态的悬吊固定点位，图像采集装置通过与悬吊固定点位的结构互补沿着多条行走轨道无阻碍循环拍摄以获得精确煤堆的完整图像，数据处理系统用于实时接收图像采集装置的数据且实时进行图像处理操作，以获取煤堆的三维立体图像并分析煤场的属性信息，本发明的轨道小车的行走距离可以无限制延长，保证图像拍摄无遗漏，且提高了盘煤工作效率，实现对煤堆的稳定图像拍摄采集。

Description

一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统

技术领域

本发明实施例涉及室内盘煤系统技术领域，具体涉及一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统。

背景技术

无人机室外航拍已经在盘煤行业成熟应用了，但是对于棚内盘煤，由于无人机在棚内无法收到GPS信号，导致无人机无法自主棚内飞行盘煤，如果采用人工操控飞机进行棚内狭小空间内的盘煤，很容易由于人为操控失误导致无人机碰壁坠毁，且航拍数据陈重叠度难以得到保障，因此，需要一款新型的室内无人机盘煤产品，满足用户需求。

但是现有的棚内轨道小车盘煤产品大多是在煤棚顶部设置多条直线硬轨，硬轨采用多段拼接，绳索悬挂安装方式固定，在硬轨上设置多个与煤棚顶连接的悬挂点，在硬轨上通过轨道小车悬吊摄像机，但是这种盘煤产品还存在的缺陷如下：

硬轨在长期使用中会产生弯曲变形，导致小车被卡住，难以通过，难以维修，且硬轨造价高，工期长，悬在空中时直线硬轨维护困难，不易在市场上推广。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统，以解决现有技术中轨道造价高，维护困难，出现轨道弯曲变形后，激光测量数据的结果不准确，且不能实现一个小车给多个轨道使用、造价高的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统，包括图像采集装置和数据处理系统，所述图像采集装置和数据处理系统利用无线遥控信号进行数据通信传输，所述图像采集装置安装在煤棚顶的多条行走轨道上，且多条所述行走轨道上分别均设有用于保持所述行走轨道水平状态的悬吊固定点位，所述图像采集装置通过与所述悬吊固定点位的结构互补沿着多条所述行走轨道无阻碍循环拍摄以获得精确煤堆的完整图像；

所述数据处理系统用于实时接收所述图像采集装置的数据且实时进行图像处理操作，以获取所述煤堆的三维立体图像并分析所述煤场的属性信息。

作为本发明的一种优选方案，所述多条所述行走轨道具体为多个并列平行分布的钢索，所述钢索的两端活动穿过所述煤棚顶且受绞线盘驱动以自由调节所述钢索的松紧度，相邻两个所述钢索之间的间距固定，所述悬吊固定点位包括多个均匀固定设置在所述钢索上的L形支撑块，所述L形支撑块通过吊绳固定悬吊在所述煤棚顶上，所述钢索在所述L形支撑块的固定作用下线性分布在所述煤棚顶的长度方向以延长所述图像采集装置的稳定拍摄距离，且所述L形支撑块与所述图像采集装置的结构互补以将所述图像采集装置在整条所述钢索上无阻碍移动拍摄。

作为本发明的一种优选方案，所述L形支撑块包括上套块和下连块，所述上套块通过弯曲缝隙套设在所述钢索上，且所述弯曲缝隙的两个出口处于同一条直线上，所述下连块固定连接在所述煤棚顶的钢梁上，所述上套块和下连块之间通过多个螺栓固定连接。

作为本发明的一种优选方案，所述弯曲缝隙的大小通过多个所述螺栓的栓定深度调整以夹紧所述钢索或者将所述钢索在所述弯曲缝隙内滑动，在调整所述钢索松紧度时所述钢索在所述弯曲缝隙内滑动以调整所述钢索的弧垂量。

作为本发明的一种优选方案，所述图像采集装置包括安装在所述钢索上的轨道小车，以及安装在所述轨道小车上的摄像机，所述摄像机的最大拍摄角度为45°，且所述摄像机在相邻两个所述钢索上拍摄的图像具有60％以上的重叠度以消除测量盲区。

作为本发明的一种优选方案，所述轨道小车包括组装框架板和安装在所述组装框架板外侧的驱动组件，所述组装框架板的内部活动安装有滚动槽轮，所述驱动组件带动所述滚动槽轮沿着所述钢索稳定移动，所述稳像平台安装在所述驱动组件下端，所述驱动组件和所述L形支撑块分别位于所述钢索的两侧，所述组装框架板沿着所述上套块的外表面限位移动，且所述组装框架板的下边缘处于所述下连块的上方以实现无阻碍移动。

作为本发明的一种优选方案，所述组装框架板包括第一组板和第二组板，所述第一组板和第二组板的交界端活动连接，所述滚动槽轮通过轴承活动安装在第一组板和第二组板的交界端，且所述滚动槽轮远离所述下连块的端部与所述驱动组件连接，所述第一组板和第二组板在所述滚动槽轮的前后方分别活动安装有第一导向轮和第二导向轮，所述第一导向轮和第二导向轮分别均通过拉伸弹簧与所述驱动组件的下端连接，所述拉伸弹簧设置在所述钢索的侧边且靠近所述驱动组件。

作为本发明的一种优选方案，所述第一组板和第二组板的侧面固定设有多个防脱轨挂钩，所述防脱轨挂钩的安装位置位于所述下连块的正上方，且所述防脱轨挂钩分别固定设置在所述第一导向轮、滚动槽轮和第二导向轮的安装位置，所述防脱轨挂钩的下端凸出所述第一组板和第二组板的下边缘，所述第一导向轮、滚动槽轮和第二导向轮与所述组装框架板整体下边缘的距离分别均小于所述防脱轨挂钩的下端凸出长度。

作为本发明的一种优选方案，所述数据处理系统通过遥控单元控制所述驱动组件带动所述滚动槽轮在所述钢索上正反向移动，且所述数据处理系统通过开关单元控制所述摄像机的拍照动作，所述开关单元在所述滚动槽轮在所述钢索上正向移动时控制所述摄像机打开拍照功能，且所述开关单元在所述滚动槽轮在所述钢索上反向归位时控制所述摄像机关闭拍照功能。

作为本发明的一种优选方案，所述数据处理系统通过图像无线接收单元实时接收所述摄像机拍摄的图像，所述数据处理系统利用图像解析单元对所述摄像相机平台采集的图片进行处理，具体的实现步骤为：

对多条钢索上的相机拍摄的图像通过航拍照片处理软件自动进行像素拼接，形成一张整体三维立体点云图片，将像素数据转变为三维点云数据；

采用三角网算法将所述三维立体点云图片上的每相邻三个点构建成一个三角形，将三角形投影到地面形成一个三棱柱，将所有三棱柱通过微积分计算得到整个堆体属性信息，所述属性信息包括但不限于所述煤条的长宽高、占地面积、堆体体积、重量以及密度。

本发明的实施方式具有如下优点：

本发明的钢索采用悬吊固定点位支撑整体外形，悬吊固定点位的结构与轨道小车在钢索上行走的结构互补，因此轨道小车可以通过钢索支撑点不被阻挡，则轨道小车的行走距离可以无限制延长，保证图像拍摄无遗漏，且提高了盘煤工作效率，实现对煤堆的稳定图像拍摄采集。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施方式中盘煤西系统的整体结构框图；

图2为本发明实施方式行走轨道悬吊结构的结构示意图；

图3为本发明实施方式轨道小车的俯视结构示意图；

图4为本发明实施方式数据处理系统的数据传输的结构框图。

图中：

1-图像采集装置；2-数据处理系统；3-行走轨道；4-悬吊固定点位；

11-轨道小车；12-摄像机；13-稳像平台；14-防脱轨挂钩；

111-驱动组件；112-滚动槽轮；113-第一组板；114-第二组板；115-轴承；116-第一导向轮；117-第二导向轮；118-拉伸弹簧；

21-遥控单元；22-开关单元；23-图像无线接收单元；24-图像解析单元；

41-L形支撑块；42-吊绳；

411-上套块；412-螺栓；413-弯曲缝隙；414-下连块。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统，智能盘煤系统具体包括图像采集装置1和数据处理系统2，图像采集装置1和数据处理系统2利用无线遥控信号进行数据通信传输，图像采集装置1安装在煤棚顶的多条行走轨道3上，且多条行走轨道3上分别均设有用于保持行走轨道水平状态的悬吊固定点位4，图像采集装置1通过与悬吊固定点位4的结构互补沿着多条行走轨道3无阻碍循环拍摄以获得精确煤堆的完整图像。

本发明的钢索采用悬吊固定点位支撑整体外形，悬吊固定点位的结构与轨道小车在钢索上行走的结构互补，因此轨道小车可以通过钢索支撑点不被阻挡，则轨道小车的行走距离可以无限制延长，实现对煤堆的稳定图像拍摄采集。

数据处理系统2用于实时接收图像采集装置1的数据且实时进行图像处理操作，以获取煤堆的三维立体图像并分析煤场的属性信息。

多条行走轨道3具体为多个并列平行分布的钢索，钢索的两端活动穿过煤棚顶且受绞线盘驱动以自由调节钢索的松紧度。

本发明通过调控钢索绞线盘放松而让钢索下垂到地面，用户即可将图像采集装置1挂到轨道上，再调控钢索绞线盘将钢索拉紧，即可实现图像采集装置1的拍摄工作。用户在不同的煤棚或不同的轨道上仅使用一台小车即可实现对盘煤工作，节约了用户采购金额，扩大了小车的应用范围。

如图2所示，悬吊固定点位4包括多个均匀固定设置在钢索上的L形支撑块41，L形支撑块41通过吊绳42固定悬吊在煤棚顶上，钢索在L形支撑块41的固定作用下线性分布在煤棚顶的长度方向以延长图像采集装置1的稳定拍摄距离，且L形支撑块41与图像采集装置1的结构互补以将图像采集装置1在整条钢索上无阻碍移动拍摄。

L形支撑块41包括上套块411和下连块414，上套块411通过弯曲缝隙413套设在钢索上，且弯曲缝隙413的两个出口处于同一条直线上，下连块414固定连接在煤棚顶的钢梁上，上套块411和下连块414之间通过多个螺栓412固定连接。需要补充说明的是，钢索支撑的内部构造特殊，采用了让钢索S型通过支撑内部缝隙，用户可以调节缝隙大小，既可以夹紧钢索，又可以让钢索在缝隙内自由滑动，用户可以在钢索热胀冷缩弧垂过大或过小时，在地面用过绞线盘调节钢索张紧程度，不必爬上棚顶松开支撑才能调节钢索弧垂量。

即弯曲缝隙413的大小通过多个螺栓412的栓定深度调整以夹紧钢索或者将钢索在弯曲缝隙413内滑动，在调整钢索松紧度时钢索在弯曲缝隙413内滑动以调整钢索的弧垂量。

图像采集装置1包括安装在钢索上的轨道小车11，以及安装在轨道小车11上的摄像机12，摄像机12的最大拍摄角度为45°，且摄像机12在相邻两个钢索上拍摄的图像具有60％以上的重叠度以消除测量盲区。

本实施方式的摄像机12在两个相邻钢索拍摄时互相成一定角度，相机图幅相互重叠60％以上，从而实现了单条航线就可以成图，避免了传统航拍的多航线测量才能成图的弊端，提高图像拍摄的工作效率。

如图2和图3所示，轨道小车11包括组装框架板和安装在组装框架板外侧的驱动组件111，组装框架板的内部活动安装有滚动槽轮112，驱动组件111带动滚动槽轮112沿着钢索稳定移动，稳像平台13安装在驱动组件111下端，驱动组件111和L形支撑块41分别位于钢索的两侧，组装框架板沿着上套块411的外表面限位移动，且组装框架板的下边缘处于下连块414的上方以实现无阻碍移动。

组装框架板包括第一组板113和第二组板114，第一组板113和第二组板114的交界端活动连接，滚动槽轮112通过轴承115活动安装在第一组板113和第二组板114的交界端，且滚动槽轮112远离下连块414的端部与驱动组件111连接，第一组板113和第二组板114在滚动槽轮112的前后方分别活动安装有第一导向轮116和第二导向轮117，第一导向轮116和第二导向轮117分别均通过拉伸弹簧118与驱动组件111的下端连接，拉伸弹簧118设置在钢索的侧边且靠近驱动组件111。

本实施方式的轨道小车11在驱动组件111的前方和后方各安装了一个导向轮，分别为第一导向轮116和第二导向轮117，第一导向轮116和第二导向轮117分别活动连接在滚动槽轮112上，第一导向轮116和第二导向轮117靠重力和拉伸弹簧118的弹簧拉力在钢索支撑前后的斜坡上滚动，第一导向轮116和第二导向轮117上下自由起伏，从而让轮子紧密贴合钢索以保证轮子不会脱轨，且前后导向轮的上下运动不会对小车的姿态产生影响，小车始终在重力和前后弹簧的作用下垂直悬挂，不会出现剧烈的晃动，且导向轮还可以起到防撞缓冲作用，避免稳像平台13和摄像机12撞到煤棚顶的两侧。

第一组板113和第二组板114的侧面固定设有多个防脱轨挂钩14，防脱轨挂钩14的安装位置位于下连块414的正上方，且防脱轨挂钩14分别固定设置在第一导向轮116、滚动槽轮112和第二导向轮117的安装位置，防脱轨挂钩14的下端凸出第一组板113和第二组板114的下边缘，第一导向轮116、滚动槽轮112和第二导向轮117与组装框架板整体下边缘的距离分别均小于防脱轨挂钩14的下端凸出长度。

本实施方式在第一导向轮116、滚动槽轮112和第二导向轮117一侧都具有挂钩防脱轨设计，当出现轨道小车整体脱轨时，轨道小车通过防脱轨挂钩14只会挂在钢索上，不会坠落到地面上产生危险或损失。

如图4所示，数据处理系统2通过遥控单元21控制驱动组件111带动滚动槽轮112在钢索上正反向移动，且数据处理系统2通过开关单元22控制摄像机12的拍照动作，开关单元22在滚动槽轮112在钢索上正向移动时控制摄像机12打开拍照功能，且开关单元22在滚动槽轮112在钢索上反向归位时控制摄像机12关闭拍照功能。

数据处理系统2通过图像无线接收单元23实时接收摄像机12拍摄的图像，数据处理系统2利用图像解析单元24对摄像相机平台采集的图片进行处理，具体的实现步骤为：

对多条钢索上的相机拍摄的图像通过航拍照片处理软件自动进行像素拼接，形成一张整体三维立体点云图片，将像素数据转变为三维点云数据；

采用三角网算法将三维立体点云图片上的每相邻三个点构建成一个三角形，将三角形投影到地面形成一个三棱柱，将所有三棱柱通过微积分计算得到整个堆体属性信息，属性信息包括但不限于煤条的长宽高、占地面积、堆体体积、重量以及密度。

需要补充说明的是，本实施方式的稳像云台13搭载的多角度航拍相机，可以更换为激光雷达扫描仪，实现SLAM算法的三维构图，生成钢索周围测程范围内的高精度激光点云数据，实现实时成图，实时显示。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统，包括图像采集装置(1)和数据处理系统(2)，所述图像采集装置(1)和数据处理系统(2)利用无线遥控信号进行数据通信传输，其特征在于，所述图像采集装置(1)安装在煤棚顶的多条行走轨道(3)上，且多条所述行走轨道(3)上分别均设有用于保持所述行走轨道水平状态的悬吊固定点位(4)，所述图像采集装置(1)通过与所述悬吊固定点位(4)的结构互补沿着多条所述行走轨道(3)无阻碍循环拍摄以获得精确煤堆的完整图像；

所述数据处理系统(2)用于实时接收所述图像采集装置(1)的数据且实时进行图像处理操作，以获取所述煤堆的三维立体图像并分析煤堆的属性信息；

所述悬吊固定点位(4)包括多个均匀固定设置在所述钢索上的L形支撑块(41)，所述L形支撑块(41)通过吊绳(42)固定悬吊在所述煤棚顶上；

所述L形支撑块(41)包括上套块(411)和下连块(414)，所述上套块(411)通过弯曲缝隙(413)套设在所述钢索上，所述下连块(414)固定连接在所述煤棚顶的钢梁上；

所述图像采集装置(1)包括安装在所述钢索上的轨道小车(11)，以及安装在所述轨道小车(11)上的摄像机(12)，所述摄像机(12)的最大拍摄角度为45°，且所述摄像机(12)在相邻两个所述钢索上拍摄的图像具有60％以上的重叠度以消除测量盲区；

所述轨道小车(11)包括组装框架板和安装在所述组装框架板外侧的驱动组件(111)，所述组装框架板的内部活动安装有滚动槽轮(112)，所述驱动组件(111)带动所述滚动槽轮(112)沿着所述钢索稳定移动，稳像平台(13)安装在所述驱动组件(111)下端，所述驱动组件(111)和所述L形支撑块(41)分别位于所述钢索的两侧，所述组装框架板沿着所述上套块(411)的外表面限位移动，且所述组装框架板的下边缘处于所述下连块(414)的上方以实现无阻碍移动；

所述组装框架板包括第一组板(113)和第二组板(114)，所述第一组板(113)和第二组板(114)的交界端活动连接，所述滚动槽轮(112)通过轴承(115)活动安装在第一组板(113)和第二组板(114)的交界端，且所述滚动槽轮(112)远离所述下连块(414)的端部与所述驱动组件(111)连接，所述第一组板(113)和第二组板(114)在所述滚动槽轮(112)的前后方分别活动安装有第一导向轮(116)和第二导向轮(117)，所述第一导向轮(116)和第二导向轮(117)分别均通过拉伸弹簧(118)与所述驱动组件(111)的下端连接，所述拉伸弹簧(118)设置在所述钢索的侧边且靠近所述驱动组件(111)。

2.根据权利要求1所述的一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统，其特征在于，

所述多条所述行走轨道(3)具体为多个并列平行分布的钢索，所述钢索的两端活动穿过所述煤棚顶且受绞线盘驱动以自由调节所述钢索的松紧度，相邻两个所述钢索之间的间距固定；

所述钢索在所述L形支撑块(41)的固定作用下线性分布在所述煤棚顶的长度方向以延长所述图像采集装置(1)的稳定拍摄距离，且所述L形支撑块(41)与所述图像采集装置(1)的结构互补以将所述图像采集装置(1)在整条所述钢索上无阻碍移动拍摄。

3.根据权利要求2所述的一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统，其特征在于，

所述弯曲缝隙(413)的两个出口处于同一条直线上，所述上套块(411)和下连块(414)之间通过多个螺栓(412)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统，其特征在于，

所述弯曲缝隙(413)的大小通过多个所述螺栓(412)的栓定深度调整以夹紧所述钢索或者将所述钢索在所述弯曲缝隙(413)内滑动，在调整所述钢索松紧度时所述钢索在所述弯曲缝隙(413)内滑动以调整所述钢索的弧垂量。

5.根据权利要求1所述的一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统，其特征在于，所述第一组板(113)和第二组板(114)的侧面固定设有多个防脱轨挂钩(14)，所述防脱轨挂钩(14)的安装位置位于所述下连块(414)的正上方，且所述防脱轨挂钩(14)分别固定设置在所述第一导向轮(116)、滚动槽轮(112)和第二导向轮(117)的安装位置，所述防脱轨挂钩(14)的下端凸出所述第一组板(113)和第二组板(114)的下边缘，所述第一导向轮(116)、滚动槽轮(112)和第二导向轮(117)与所述组装框架板整体下边缘的距离分别均小于所述防脱轨挂钩(14)的下端凸出长度。

6.根据权利要求1所述的一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统，其特征在于，所述数据处理系统(2)通过遥控单元(21)控制所述驱动组件(111)带动所述滚动槽轮(112)在所述钢索上正反向移动，且所述数据处理系统(2)通过开关单元(22)控制所述摄像机(12)的拍照动作，所述开关单元(22)在所述滚动槽轮(112)在所述钢索上正向移动时控制所述摄像机(12)打开拍照功能，且所述开关单元(22)在所述滚动槽轮(112)在所述钢索上反向归位时控制所述摄像机(12)关闭拍照功能。

7.根据权利要求6所述的一种在煤棚内钢索上行走航拍测体积的智能盘煤系统，其特征在于，所述数据处理系统(2)通过图像无线接收单元(23)实时接收所述摄像机(12)拍摄的图像，所述数据处理系统(2)利用图像解析单元(24)对所述摄像机(12)采集的图片进行处理，具体的实现步骤为：

对多条钢索上的相机拍摄的图像通过航拍照片处理软件自动进行像素拼接，形成一张整体三维立体点云图片，将像素数据转变为三维点云数据；

采用三角网算法将所述三维立体点云图片上的每相邻三个点构建成一个三角形，将三角形投影到地面形成一个三棱柱，将所有三棱柱通过微积分计算得到整个堆体属性信息，所述属性信息包括但不限于所述煤堆的长宽高、占地面积、堆体体积、重量以及密度。

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