CN113800223A - 一种皮带机运输煤量检测方法、装置和系统 - Google Patents
一种皮带机运输煤量检测方法、装置和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113800223A CN113800223A CN202111181447.XA CN202111181447A CN113800223A CN 113800223 A CN113800223 A CN 113800223A CN 202111181447 A CN202111181447 A CN 202111181447A CN 113800223 A CN113800223 A CN 113800223A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coal
- belt conveyor
- contour line
- laser scanning
- conveying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 186
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 77
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 15
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 8
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 claims description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 7
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000011426 transformation method Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G43/00—Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting
- B65G43/08—Control devices operated by article or material being fed, conveyed or discharged
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G15/00—Conveyors having endless load-conveying surfaces, i.e. belts and like continuous members, to which tractive effort is transmitted by means other than endless driving elements of similar configuration
- B65G15/30—Belts or like endless load-carriers
- B65G15/32—Belts or like endless load-carriers made of rubber or plastics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G43/00—Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G2201/00—Indexing codes relating to handling devices, e.g. conveyors, characterised by the type of product or load being conveyed or handled
- B65G2201/04—Bulk
- B65G2201/045—Sand, soil and mineral ore
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G2203/00—Indexing code relating to control or detection of the articles or the load carriers during conveying
- B65G2203/04—Detection means
- B65G2203/042—Sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Control Of Conveyors (AREA)
Abstract
本申请提供一种皮带机运输煤量检测方法、装置和系统，其方法包括：获取激光测距雷达的检测数据；根据所述检测数据得到皮带机运输煤料的轮廓线；判断所述检测数据是否为无效值：以所述轮廓线与预存的皮带机输送带轮廓的相交处作为边界点，若所述边界点不为所述轮廓线上的最小值，则判定所述检测数据为无效值；判断所述轮廓线是否包含先递增后递减的分布趋势，若所述轮廓线不包含先递增后递减的分布趋势，则判定所述检测数据为无效值；剔除所述无效值后，根据有效的检测数据得到的所述轮廓线以及煤料密度得到煤料瞬时流量；根据所述煤料瞬时流量和输送时间得到皮带机运输煤量。本发明能够得到更准确的煤量检测结果，提高运算效率。
Description
技术领域
本申请涉及煤炭开采领域的自动化设备技术领域，尤其涉及一种皮带机运输煤量检测方法、装置和系统。
背景技术
带式输送机是煤炭运输的主要动力工具，由于其远距离、大功率、高速及结构简单、输送性稳定性好的特点，在煤炭输送中得到广泛使用。
为了能减少能源消耗、降低人工作业量并且利于煤矿生产安全，需实时检测带式输送机上输送的煤料量，根据煤料量实时控制带式输送机的转速，利用变频控制方法驱动带式输送机。在带式输送机的控制过程中，实时的煤料量检测结果是带式皮带机速度控制、节能降耗的关键。
目前，带式输送机输送煤料量的计量方法包括两种：一种是接触式，即测量传感器与煤料直接接触；另一种是非接触式，即利用其他测量器对煤料进行测量。由于接触式测量方法中，测量传感器容易被煤料冲撞、刮蹭，测量传感器容易损坏导致检测结果不准确。因此，非接触式测量的方式被更加广泛地应用。
非接触式计量方式主要包括激光测量等，目前的激光测量技术为：在传输皮带的上方设置激光测距传感器，检测感应区域内的煤料表面轮廓，根据煤料表面轮廓推导得到煤料量。但是煤料流动的激光测量数据存在系统误差和随机误差，这些误差受粉尘、输送带的垂直度、棱镜的反射和遮挡等因素的影响，这就会导致激光测量数据中存在一部分无效数据，在进行煤料量计算时，如果引用了无效数据，不但会对检测结果的精度产生影响，也会导致无效运算量的加大，影响数据处理速率。
发明内容
本申请旨在提供一种皮带机运输煤量检测方法、装置和系统，以解决现有技术中皮带运输机煤料检测方法存在的检测结果准确率低和处理速度低的问题。
为此，本申请一部分实施例提供一种皮带机运输煤量检测方法，包括如下步骤：
获取激光测距雷达的检测数据；
根据所述检测数据得到皮带机运输煤料的轮廓线；
通过如下方式判断所述检测数据是否为无效值：以所述轮廓线与预存的皮带机输送带轮廓的相交处作为边界点，若所述边界点不为所述轮廓线上的最小值，则判定所述检测数据为无效值；判断所述轮廓线是否包含先递增后递减的分布趋势，若所述轮廓线不包含先递增后递减的分布趋势，则判定所述检测数据为无效值；
剔除所述无效值后，根据有效的检测数据得到的所述轮廓线以及煤料密度得到煤料瞬时流量；
根据所述煤料瞬时流量和输送时间得到皮带机运输煤量。
本申请一部分实施例所述的皮带机运输煤量检测方法，根据所述检测数据得到皮带机运输煤料的轮廓线的步骤包括：
根据如下模型得到煤料轮廓表面任意表征点Mik的三维坐标，以Mik表示第k帧激光扫描得到的煤料轮廓表面上第i个表征点：
其中：以皮带机运输方向为X轴，以水平面中与所述X轴垂直的方向为Y轴，以竖直方向为Z轴建立坐标系；lik为表征点Mik与激光扫描中心间的垂直距离；m为每帧激光扫描得到的任意点的总数；tk为第k帧激光扫描数据的瞬时时间；yik为表征点Mik在坐标系中的y方向的坐标值；zik为表征点Mik在坐标系中的z方向坐标；ZO表示为扫描中心离y轴的直线距离；θik为第k帧激光扫描断面在坐标系中激光线与水平面之间的夹角；Δx为皮带机的输送带在X轴方向的位移；v(tk)为第k帧激光扫描时皮带机的输送带瞬时速度值；fspeed为激光束的频率。
本申请一部分实施例所述的皮带机运输煤量检测方法，根据有效的检测数据得到的所述轮廓线以及煤料密度得到煤料瞬时流量的步骤包括：
预先存储皮带机处于空载状态时输送带与扫描中心的截面积S(kk)；
根据第k帧激光扫描数据中所述轮廓线得到轮廓线与扫描中心的截面积S(ky)；
第k帧激光扫描数据中所述轮廓线的面积为S(k)＝S(kk)-S(ky)。
本申请一部分实施例所述的皮带机运输煤量检测方法，根据有效的检测数据得到的所述轮廓线以及煤料密度得到煤料瞬时流量的步骤还包括：
通过如下方式得到单位时间内所述煤料瞬时流量：
其中：ρ为煤料密度。
本申请一些实施例中提供一种皮带机运输煤量检测装置，包括：
数据采集模块，获取激光测距雷达的检测数据；
数据分析模块，根据所述检测数据得到皮带机运输煤料的轮廓线；
数据筛选模块，通过如下方式判断所述检测数据是否为无效值：以所述轮廓线与预存的皮带机输送带轮廓的相交处作为边界点，若所述边界点不为所述轮廓线上的最小值，则判定所述检测数据为无效值；判断所述轮廓线是否包含先递增后递减的分布趋势，若所述轮廓线不包含先递增后递减的分布趋势，则判定所述检测数据为无效值；
流量运算模块，根据有效的检测数据得到的所述轮廓线以及煤料密度得到煤料瞬时流量；
煤量运算模块，根据所述煤料瞬时流量和输送时间得到皮带机运输煤量。
本申请一些实施例中所述的皮带机运输煤量检测装置，所述数据分析模块中：
根据如下模型得到煤料轮廓表面任意表征点Mik的三维坐标，以Mik表示第k帧激光扫描得到的煤料轮廓表面上第i个表征点：
其中：以皮带机运输方向为X轴，以水平面中与所述X轴垂直的方向为Y轴，以竖直方向为Z轴建立坐标系；lik为表征点Mik与激光扫描中心间的垂直距离；m为每帧激光扫描得到的任意点的总数；tk为第k帧激光扫描数据的瞬时时间；yik为表征点Mik在坐标系中的y方向的坐标值；zik为表征点Mik在坐标系中的z方向坐标；ZO表示为扫描中心离y轴的直线距离；θik为第k帧激光扫描断面在坐标系中激光线与水平面之间的夹角；Δx为皮带机的输送带在X轴方向的位移；v(tk)为第k帧激光扫描时皮带机的输送带瞬时速度值；fspeed为激光束的频率。
本申请一些实施例中所述的皮带机运输煤量检测装置，所述流量运算模块中，预先存储皮带机处于空载状态时输送带与扫描中心的截面积S(kk)；根据第k帧激光扫描数据中所述轮廓线得到轮廓线与扫描中心的截面积S(ky)；第k帧激光扫描数据中所述轮廓线的面积为S(k)＝S(kk)-S(ky)。
本申请一些实施例中所述的皮带机运输煤量检测装置，所述流量运算模块中，通过如下方式得到单位时间内所述煤料瞬时流量：
其中：ρ为煤料密度。
本申请一部分实施例中提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行以上任一项所述的皮带机运输煤量检测方法。
本申请一部分实施例中提供一种皮带机运输煤量检测系统，包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序信息，至少一个所述处理器读取所述程序信息后执行以上任一项所述的皮带机运输煤量检测方法。
与现有技术相比，本申请实施例提供的上述技术方案至少具有以下有益效果：通过剔除一部分无效检测数据，能够得到更准确的煤量检测结果，同时能够在煤量运算过程中减少数据运算量，提高运算效率。
附图说明
图1为本申请实施例所述激光雷达测距传感器的原理示意图；
图2为本申请实施例所述皮带机运输煤量检测方法的流程图；
图3为本申请实施例所述激光扫描断面示意图；
图4为本申请实施例所述测量煤料轮廓线的原理示意图；
图5为本申请实施例所述测量煤瞬时煤流的原理示意图；
图6为本申请实施例所述皮带机运输煤量检测装置的结构框图；
图7为本申请实施例所述皮带机运输煤量检测系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合附图进一步说明本申请实施例。在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。本申请中提供的以下实施例中的各个技术方案，除非彼此之间相互矛盾，否则不同技术方案之间可以相互组合，其中的技术特征可以相互替换。
本申请实施例中，在皮带机上部设置激光测距雷达，激光测距雷达的原理如图1所示，通常激光测距雷达由光电二极管、MEMS反射器、激光发射式接收设备等构成，煤料瞬时流动过程中激光测量系统利用激光测距雷达融合皮带机的运行带速得到输送机煤流轮廓面的点云数据信息，根据带速可以将点云信息输出为位置类型信息，利用流场计算算法准确高效地计算煤料瞬时流动。下面将详细描述本申请各个实施例方案。
本实施例提供一种皮带机运输煤量检测方法，可应用于皮带机控制系统中，如图2所示，包括如下步骤：
S101：获取激光测距雷达的检测数据。
S102：根据所述检测数据得到皮带机运输煤料的轮廓线。本步骤中，可以采用激光三角测距原理实现对带式输送机运输物煤料轮廓线的动态测量。通过激光技术扫描煤料传送带，以此来得到煤流物料的点分布信息，根据在计算机端结构煤料成像结果就能够模拟轮廓图。
S103：通过如下方式判断所述检测数据是否为无效值：以所述轮廓线与预存的皮带机输送带轮廓的相交处作为边界点，若所述边界点不为所述轮廓线上的最小值，则判定所述检测数据为无效值；判断所述轮廓线是否包含先递增后递减的分布趋势，若所述轮廓线不包含先递增后递减的分布趋势，则判定所述检测数据为无效值。
S104：剔除所述无效值后，根据有效的检测数据得到的所述轮廓线以及煤料密度得到煤料瞬时流量。
S105：根据所述煤料瞬时流量和输送时间得到皮带机运输煤量。在一些方案中，可以通过数字电子摄像机得到煤流输送带的影像信息，将得到的信息的频域和时域表征进行对比分析，并计算得到输送带的运输量信息。
本实施例提供的以上方案，为了避免煤料流动时激光测量数据存在系统误差和随机误差的影响，对煤流中的点云信息进行了无效数据的剔除处理，具体包括：
①判断煤料外在轮廓与输送带整体描绘特征相交的边界处是否为极小值，即判断煤料轮廓描绘的坐标变化率与输送带整体特征的坐标变化率是否相反。
②判断输送带轮廓扫描点坐标变化率是否基本呈线性分布。
③判断煤料轮廓激光点云是否呈现先递增后递减的分布趋势，即煤料的分布势必会存在极大值点。
④采集支架、输送机支架等物体的Z坐标在局部区域变化较大。
在判断时，可以预先设置判断标准差，将2倍标准差以上的无效数据剔除。
本实施例提供的以上方案，通过剔除一部分无效检测数据，能够得到更准确的煤量检测结果，同时能够在煤量运算过程中减少数据运算量，提高运算效率，为快速准确地提取煤流轮廓及后续即时煤流信息提供了准确、有限量的数据。
优选地，在一些方案中，步骤S102中包括：
根据如下模型得到煤料轮廓表面任意表征点Mik的三维坐标，以Mik表示第k帧激光扫描得到的煤料轮廓表面上第i个表征点：
其中：以皮带机运输方向为X轴，以水平面中与所述X轴垂直的方向为Y轴，以竖直方向为Z轴建立坐标系；lik为表征点Mik与激光扫描中心间的垂直距离；m为每帧激光扫描得到的任意点的总数；tk为第k帧激光扫描数据的瞬时时间；yik为表征点Mik在坐标系中的y方向的坐标值；zik为表征点Mik在坐标系中的z方向坐标；ZO表示为扫描中心离y轴的直线距离；θik为第k帧激光扫描断面在坐标系中激光线与水平面之间的夹角；Δx为皮带机的输送带在X轴方向的位移；v(tk)为第k帧激光扫描时皮带机的输送带瞬时速度值；fspeed为激光束的频率。
结合图3和图4，为了方便的获得激光散射点云的信息，激光测距雷达选取垂直于带式输送机水平段、且与带式输送机水平段距离h的高度进行安装。由于二维激光测距雷达是基于飞行时间进行测量的，因此计算包括旋转反射镜在内的入射光的发射时间和反射时间的时间差Δtik，对激光表面到被测煤料轮廓表面的距离进行了准确分析得到高精度距离值(lik＝c·Δtik/2)，c为激光速度。根据以上公式，二维激光测距雷达获取的煤流断面扫描检测数据每帧包含两个参数：煤流轮廓上所选取的任意一点Mik相对于激光扫描中心水平线斜偏角θik；Mik与激光扫描中心间的垂直距离lik。为了便于计算煤料流动的瞬态流率，需要对激光扫描的每一帧块状煤料截面轮廓的各点信息通过二维示意坐标变换处理，得到煤料流动扫描断面各特征点的坐标。其中：θik＝θ+iΔβik，θlk＝θ+lΔβlk，M1k(x1k,z1k)，Mik(xik,zik)，Mlk(xlk,zlk)，Mnk(xnk,znk)；θ表示激光扫描点和水平线的夹角，通常可以为激光所扫描的角度区间(180°-2θ)来确定；Δβir为激光扫描仪的角分辨率大小；每帧激光扫描表征点数m通过(180°-2θ)/Δβik去确定；k为当前获取信息的帧数。因为输送带运行速度的瞬时值v(tk)不会有突然的变化特征(存在着阻尼特性)，所以假定带式输送机每隔两帧Δt＝1/(fspeed-1)在激光扫描煤料断面的时间内匀速运动，其输送带移动距离Δx等于输煤带速度值v(t)乘以激光测距仪测频fspeed-1后倒数。
利用XYZ三维坐标几何变换的方法求目标的坐标值[(x1,y10,z10)、(x1,y11,z11)、…、(x1,y1m,z1m)]、[(x2,y20,z20)、(x2,y21,z21)、…、(x2,y2m,z2m)]、…、[(xk,yk0,zk0)、(xk,yk1,zk1)，…、(xk,ykm,zkm)]。
根据以上检测结果测量煤量的方法依据的是三角面积累积法。三角面积累积方法如图5所示，为便于清晰的展示三角面积累计法的基本原理，图5是在本文图4的基础上完成的，图4中标注的几何参数同样适用于图5。由于煤料偏斜、输送带本身质量缺陷、托辊偏斜等因素可能引起带式输送的输送带跑偏。因此，本实施例中预先对带式输送机处于跑偏工况空载状态的截面积进行测算，假设：
物料流轮廓起始点为Mak(yak,zak)，终止点为Mnk(ynk,znk)；
空载状态下截面积测算公式如下：
式中S(kk)为煤流输送机空载时煤流初点Mak(yak,zak)和结束点Mnk(ynk,znk)区间内输送带整体煤料轮廓与激光扫描中心所包围而形成的面积；l′ak为机器空载时扫描输送带煤料外部轮廓角度为θak的点与扫描中心之间的垂直距离；l′ik为输送机无载荷情况下激光扫描输送带外部轮廓角度为θik的点与激光扫描中心距离值；l′lk为无载荷情况下激光扫描输送带外部轮廓角度为θlk的点与激光扫描中心之间的垂直距离；l′nk为无载荷情况下激光扫描输送带外部轮廓角度为θnk的点与激光扫描中心之间垂直距离。
由于激光扫描角的分辨率满足Δβir＜1，所以在提取煤料流动轮廓后，相近点间的直线可近似视为线性变化，从而使相近点与扫描形成三角形的情况。煤料流起点取Mak(yak,zak)，终点取Mnk(ynk,znk)，根据两点对应的角度取θak＝θ+aΔβir，终点取θnk＝θ+nΔβir，得煤料流断面积计算公式：
式中S(k)为第k帧煤料流外部轮廓与输送带之间围成而形成的截面断面积；S(ky)第k帧煤料流外部轮廓与扫描中心之间形成的面积；lik为有煤料时激光扫描煤料外部轮廓角度为θik的云点与激光扫描中心之间的垂直距离。
煤料的瞬时流动为在单位时间内由煤料输送带输送的煤料的质量，即单位时间内煤料的自身的密度与输送带运行面积的乘积，再乘以输送带运行速度。
之后即可通过如下方式得到单位时间内所述煤料瞬时流量：
其中：ρ为煤料密度。
以上方法中，把煤料流的不均匀性和带速的瞬时特征性因素均计算在内，得到的瞬时流量P(t)为准确的单位时间中的煤料量。
本申请以上实施例中，在运算时以瞬时时刻的煤料横断面为例进行说明，实际上能够代表每一个激光扫描时刻时得到的数据，连续时间段内就能够得到在相应时间段内检测到的煤量。
如图6所示，本申请实施例还提供一种皮带机运输煤量检测装置，包括：
数据采集模块601，获取激光测距雷达的检测数据。
数据分析模块602，根据所述检测数据得到皮带机运输煤料的轮廓线。
数据筛选模块603，通过如下方式判断所述检测数据是否为无效值：以所述轮廓线与预存的皮带机输送带轮廓的相交处作为边界点，若所述边界点不为所述轮廓线上的最小值，则判定所述检测数据为无效值；判断所述轮廓线是否包含先递增后递减的分布趋势，若所述轮廓线不包含先递增后递减的分布趋势，则判定所述检测数据为无效值。
流量运算模块604，根据有效的检测数据得到的所述轮廓线以及煤料密度得到煤料瞬时流量。
煤量运算模块605，根据所述煤料瞬时流量和输送时间得到皮带机运输煤量。
本实施例提供的以上方案，为了避免煤料流动时激光测量数据存在系统误差和随机误差的影响，对煤流中的点云信息进行了无效数据的剔除处理。通过剔除一部分无效检测数据，能够得到更准确的煤量检测结果，同时能够在煤量运算过程中减少数据运算量，提高运算效率，为快速准确地提取煤流轮廓及后续即时煤流信息提供了准确、有限量的数据。
在一些实施例中，所述数据分析模块602中：
根据如下模型得到煤料轮廓表面任意表征点Mik的三维坐标，以Mik表示第k帧激光扫描得到的煤料轮廓表面上第i个表征点：
其中：以皮带机运输方向为X轴，以水平面中与所述X轴垂直的方向为Y轴，以竖直方向为Z轴建立坐标系；lik为表征点Mik与激光扫描中心间的垂直距离；m为每帧激光扫描得到的任意点的总数；tk为第k帧激光扫描数据的瞬时时间；yik为表征点Mik在坐标系中的y方向的坐标值；zik为表征点Mik在坐标系中的z方向坐标；ZO表示为扫描中心离y轴的直线距离；θik为第k帧激光扫描断面在坐标系中激光线与水平面之间的夹角；Δx为皮带机的输送带在X轴方向的位移；v(tk)为第k帧激光扫描时皮带机的输送带瞬时速度值；fspeed为激光束的频率。
所述流量运算模块604中，预先存储皮带机处于空载状态时输送带与扫描中心的截面积S(kk)；根据第k帧激光扫描数据中所述轮廓线得到轮廓线与扫描中心的截面积S(ky)；第k帧激光扫描数据中所述轮廓线的面积为S(k)＝S(kk)-S(ky)。
所述流量运算模块604中，通过如下方式得到单位时间内所述煤料瞬时流量：
其中：ρ为煤料密度。
以上实施例提供的装置，把煤料流的不均匀性和带速的瞬时特征性因素均计算在内，得到的瞬时流量P(t)为准确的单位时间中的煤料量。本申请以上装置中，在运算时以瞬时时刻的煤料横断面为例进行说明，实际上能够代表每一个激光扫描时刻时得到的数据，连续时间段内就能够得到在相应时间段内检测到的煤量。
本申请一些实施例中还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行以上方法实施例中所述的皮带机运输煤量检测方法。
本申请一些实施例中还提供一种皮带机运输煤量检测系统，如图7所示，包括一个或多个处理器701以及存储器702，图7中以一个处理器701为例。该设备还可以包括：输入装置703和输出装置704。处理器701、存储器702、输入装置703和输出装置704可以通过总线或者其他方式连接。
存储器702作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。处理器701通过运行存储在存储器702中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的皮带机运输煤量检测方法。上述设备可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种皮带机运输煤量检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取激光测距雷达的检测数据；
根据所述检测数据得到皮带机运输煤料的轮廓线；
通过如下方式判断所述检测数据是否为无效值：以所述轮廓线与预存的皮带机输送带轮廓的相交处作为边界点，若所述边界点不为所述轮廓线上的最小值，则判定所述检测数据为无效值；判断所述轮廓线是否包含先递增后递减的分布趋势，若所述轮廓线不包含先递增后递减的分布趋势，则判定所述检测数据为无效值；
剔除所述无效值后，根据有效的检测数据得到的所述轮廓线以及煤料密度得到煤料瞬时流量；
根据所述煤料瞬时流量和输送时间得到皮带机运输煤量。
2.根据权利要求1所述的皮带机运输煤量检测方法，其特征在于，根据所述检测数据得到皮带机运输煤料的轮廓线的步骤包括：
根据如下模型得到煤料轮廓表面任意表征点Mik的三维坐标，以Mik表示第k帧激光扫描得到的煤料轮廓表面上第i个表征点：
其中：以皮带机运输方向为X轴，以水平面中与所述X轴垂直的方向为Y轴，以竖直方向为Z轴建立坐标系；lik为表征点Mik与激光扫描中心间的垂直距离；m为每帧激光扫描得到的任意点的总数；tk为第k帧激光扫描数据的瞬时时间；yik为表征点Mik在坐标系中的y方向的坐标值；zik为表征点Mik在坐标系中的z方向坐标；ZO表示为扫描中心离y轴的直线距离；θik为第k帧激光扫描断面在坐标系中激光线与水平面之间的夹角；Δx为皮带机的输送带在X轴方向的位移；v(tk)为第k帧激光扫描时皮带机的输送带瞬时速度值；fspeed为激光束的频率。
3.根据权利要求1或2所述的皮带机运输煤量检测方法，其特征在于，根据有效的检测数据得到的所述轮廓线以及煤料密度得到煤料瞬时流量的步骤包括：
预先存储皮带机处于空载状态时输送带与扫描中心的截面积S(kk)；
根据第k帧激光扫描数据中所述轮廓线得到轮廓线与扫描中心的截面积S(ky)；
第k帧激光扫描数据中所述轮廓线的面积为S(k)＝S(kk)-S(ky)。
4.根据权利要求3所述的皮带机运输煤量检测方法，其特征在于，根据有效的检测数据得到的所述轮廓线以及煤料密度得到煤料瞬时流量的步骤还包括：
通过如下方式得到单位时间内所述煤料瞬时流量：
其中：ρ为煤料密度。
5.一种皮带机运输煤量检测装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，获取激光测距雷达的检测数据；
数据分析模块，根据所述检测数据得到皮带机运输煤料的轮廓线；
数据筛选模块，通过如下方式判断所述检测数据是否为无效值：以所述轮廓线与预存的皮带机输送带轮廓的相交处作为边界点，若所述边界点不为所述轮廓线上的最小值，则判定所述检测数据为无效值；判断所述轮廓线是否包含先递增后递减的分布趋势，若所述轮廓线不包含先递增后递减的分布趋势，则判定所述检测数据为无效值；
流量运算模块，根据有效的检测数据得到的所述轮廓线以及煤料密度得到煤料瞬时流量；
煤量运算模块，根据所述煤料瞬时流量和输送时间得到皮带机运输煤量。
6.根据权利要求5所述的皮带机运输煤量检测装置，其特征在于，所述数据分析模块中：
根据如下模型得到煤料轮廓表面任意表征点Mik的三维坐标，以Mik表示第k帧激光扫描得到的煤料轮廓表面上第i个表征点：
其中：以皮带机运输方向为X轴，以水平面中与所述X轴垂直的方向为Y轴，以竖直方向为Z轴建立坐标系；lik为表征点Mik与激光扫描中心间的垂直距离；m为每帧激光扫描得到的任意点的总数；tk为第k帧激光扫描数据的瞬时时间；yik为表征点Mik在坐标系中的y方向的坐标值；zik为表征点Mik在坐标系中的z方向坐标；ZO表示为扫描中心离y轴的直线距离；θik为第k帧激光扫描断面在坐标系中激光线与水平面之间的夹角；Δx为皮带机的输送带在X轴方向的位移；v(tk)为第k帧激光扫描时皮带机的输送带瞬时速度值；fspeed为激光束的频率。
7.根据权利要求5或6所述的皮带机运输煤量检测装置，其特征在于：
所述流量运算模块中，预先存储皮带机处于空载状态时输送带与扫描中心的截面积S(kk)；根据第k帧激光扫描数据中所述轮廓线得到轮廓线与扫描中心的截面积S(ky)；第k帧激光扫描数据中所述轮廓线的面积为S(k)＝S(kk)-S(ky)。
8.根据权利要求7所述的皮带机运输煤量检测装置，其特征在于：
所述流量运算模块中，通过如下方式得到单位时间内所述煤料瞬时流量：
其中：ρ为煤料密度。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行权利要求1-4任一项所述的皮带机运输煤量检测方法。
10.一种皮带机运输煤量检测系统，其特征在于，包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序信息，至少一个所述处理器读取所述程序信息后执行权利要求1-4任一项所述的皮带机运输煤量检测方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111181447.XA CN113800223A (zh) | 2021-10-11 | 2021-10-11 | 一种皮带机运输煤量检测方法、装置和系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111181447.XA CN113800223A (zh) | 2021-10-11 | 2021-10-11 | 一种皮带机运输煤量检测方法、装置和系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113800223A true CN113800223A (zh) | 2021-12-17 |
Family
ID=78939394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111181447.XA Pending CN113800223A (zh) | 2021-10-11 | 2021-10-11 | 一种皮带机运输煤量检测方法、装置和系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113800223A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03138534A (ja) * | 1989-10-24 | 1991-06-12 | Kawasou Denki Kogyo Kk | 微粉炭の流量測定方法及び装置 |
| CN104132699A (zh) * | 2014-07-24 | 2014-11-05 | 武汉中原电子集团有限公司 | 一种激光扫描式散状物料流量检测及分布误差消除方法 |
| CN107424143A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-12-01 | 中国矿业大学 | 一种基于双目立体视觉深度感知的矿用带式输送机煤量检测方法 |
| CN109823794A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-05-31 | 河北工程大学 | 一种皮带机煤流量的计量装置及方法 |
| CN110902313A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-24 | 天津成科传动机电技术股份有限公司 | 皮带轮廓检测、输送带流量检测方法、装置、设备及存储介质 |
| CN112504379A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-03-16 | 中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿 | 煤流体积实时检测装置和检测方法 |
-
2021
- 2021-10-11 CN CN202111181447.XA patent/CN113800223A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03138534A (ja) * | 1989-10-24 | 1991-06-12 | Kawasou Denki Kogyo Kk | 微粉炭の流量測定方法及び装置 |
| CN104132699A (zh) * | 2014-07-24 | 2014-11-05 | 武汉中原电子集团有限公司 | 一种激光扫描式散状物料流量检测及分布误差消除方法 |
| CN107424143A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-12-01 | 中国矿业大学 | 一种基于双目立体视觉深度感知的矿用带式输送机煤量检测方法 |
| CN109823794A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-05-31 | 河北工程大学 | 一种皮带机煤流量的计量装置及方法 |
| CN110902313A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-24 | 天津成科传动机电技术股份有限公司 | 皮带轮廓检测、输送带流量检测方法、装置、设备及存储介质 |
| CN112504379A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-03-16 | 中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿 | 煤流体积实时检测装置和检测方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 曾飞等: "带式输送机物料瞬时流量激光测量方法", 《湖南大学学报(自然科学版)》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104132699B (zh) | 一种激光扫描式散状物料流量检测及分布误差消除方法 | |
| CN112340387A (zh) | 基于机器视觉的带式输送机智能控制系统及控制方法 | |
| CN108007364A (zh) | 一种基于rgb-d相机的瓷砖检测装置及检测方法 | |
| CN104422406A (zh) | 平面度量测系统及方法 | |
| CN107561091A (zh) | 一种斜射式实木板材表面裂纹的检测系统和检测方法 | |
| CN102706279A (zh) | 基于断面扫描的盾构施工排土体积在线测量装置 | |
| CN111322950B (zh) | 利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法及其用途 | |
| CN102798349A (zh) | 一种基于等灰度线搜索的三维表面提取方法 | |
| CN112710250B (zh) | 基于线结构光的三维测量方法以及传感器 | |
| CN111829434A (zh) | 一种料流计量检测方法及系统 | |
| CN102095381A (zh) | 一种面向刚性透明材质的激光测厚方法 | |
| CN113804696A (zh) | 一种棒材表面缺陷尺寸面积确定方法 | |
| CN113800223A (zh) | 一种皮带机运输煤量检测方法、装置和系统 | |
| CN115752300A (zh) | 一种在线激光视觉检测平面工件平整度的方法及系统 | |
| CN110902313A (zh) | 皮带轮廓检测、输送带流量检测方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN206330549U (zh) | Pcb元器件在线3d尺寸测量装置 | |
| CN207050697U (zh) | 发动机缸体测量装置 | |
| Kulchitskii et al. | Optical inspection of solids of revolution by means of non-telecentric optics | |
| Min et al. | Design and experiment of dynamic measurement method for bulk material of large volume belt conveyor based on laser triangulation method | |
| CN115371591A (zh) | 一种检测系统及其在点胶胶路中的应用 | |
| CN106767437A (zh) | Pcb元器件在线3d尺寸测量装置及方法 | |
| CN114136194A (zh) | 仓内物料体积监测方法、装置、监测设备和存储介质 | |
| Garcia et al. | Real-time flatness inspection system for steel strip production lines | |
| CN111426278A (zh) | 一种矿用通风机叶尖间隙动态测量方法 | |
| Huang et al. | High-speed measurement system for cord-rubber composites on conveyor belt based on machine vision |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211217 |