CN204988418U - 基于激光测距技术的物料堆位测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种能够精确测量物料堆体积和数量的基于激光测距技术的物料堆位测量系统。该基于激光测距技术的物料堆位测量系统在使用时只需将云台固定在物料堆仓库的顶部，然后通过激光测距仪对物料堆仓库进行扫描，同时角度测量装置记录测量时的角度，激光测距仪、角度测量装置测得的数据通过数据传送模块传送给PC客户端以及数据接收存储模块，PC客户端进行数据整合算出所测量物料堆的体积和数量，并将计算结果传送给数据接收存储模块进行存储，方便操作人员实施查看数据，利用激光扫描测距可以精确的测量出物料堆的形状，进而能够精确测量出物料堆体积和数量，而且整个测量过程自动完成，省时又省力。适合在物料堆测量领域推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及物料堆测量领域，尤其是一种基于激光测距技术的物料堆位测量系统。
背景技术
自从1824年英国科学家J.Aspdin研究水泥并获得专利，水泥便被广泛应用。水泥是一种能在暴露的空气中自然凝固的无机材料，具有硬度高，耐高温，储存时间长等诸多优点。在工业急剧发展的当代社会水泥的应用范围和使用量非常巨大，作为经济发展的重要基础物资，从科技发展的方向来看，在未来很多年之后还没有别的材料可以代替其作用。水泥作为经济建设的重要原材料很多领域都得到了广泛的应用，如楼房，公路，桥梁，地下通道，港口等。除此之外一些具有特殊功能的水泥还在国防，科技，特殊工程中具有特殊的地位。水泥是国家建设的基础生产物资，其需求量大。水泥的原材料成本占了整个成本的70％以上。为降低水泥成本，必须准确测量其原材料体积和数量，因仓库体积巨大，而且仓库内原料体积时刻在变化，对于人工测量造成诸多困难，很难恰当估计。大型物料堆位的准确测量具有物料堆放不规则，摆放分散的特点，这是许多年来一直难以攻克的技术难题。以水泥厂为例，最突出的问题就是物料仓储测量的问题，做好仓储管理是水泥厂经营管理的重要工作之一。水泥堆位测量技术一直难以达到自动化监测程度，在大部分水泥厂，堆位的测量主要还是以人工的方法进形测量。比如过磅，人工规整等方法，需进行大概估算，消耗了大量的人力物力，且测量精度不高。再者，水泥生料和料仓库因其相对封闭，人工更加难以进行相对准确地测量，只能通过简单的绳索垂直向下伸展，碰触到物料后，根据经验形状进行估算，这种方法很大程度上影响到了企业正常的生产量评估。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够精确测量物料堆体积和数量的基于激光测距技术的物料堆位测量系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：该基于激光测距技术的物料堆位测量系统，包括数据测量系统、数据接收存储模块和PC客户端，所述数据测量系统包括至少三个云台，所述云台设置在物料堆仓库的顶部，所述每个云台上均设置有激光测距仪、角度测量装置和数据传送模块，所述激光测距仪、角度测量装置分别与数据传送模块相连，激光测距仪、角度测量装置测得的数据通过数据传送模块传送给PC客户端以及数据接收存储模块，所述数据接收存储模块与PC客户端相连。
进一步的是，所述云台的数量为三个，所述相邻两个云台的连线之间的夹角均为120度。
进一步的是，所述数据接收存储模块为MySql数据库。
进一步的是，所述云台包括控制盒，所述控制盒内设置有控制器、第一驱动电机，所述第一驱动电机与控制器相连，所述第一驱动电机的输出轴竖直设置且穿过控制盒的底部延伸至控制盒外，所述第一驱动电机输出轴的末端固定有悬挂托架，当第一驱动电机转动时，悬挂托架围绕第一驱动电机的输出轴旋转，所述悬挂托架上设置有第二驱动电机，所述第二驱动电机与控制器相连，所述第二驱动电机的输出轴水平设置，所述第二驱动电机输出轴的末端固定有设备舱，当第二驱动电机转动时，设备舱围绕第二驱动电机的输出轴旋转，所述激光测距仪设置在设备舱内，所述设备舱设置有测量孔，所述角度测量装置设置在设备舱表面。
进一步的是，所述角度测量装置由加速度传感器，陀螺仪、电子罗盘传感器组成。
进一步的是，所述控制盒底部设置有用于限制悬挂托架转动的限位装置，所述限位装置包括设置在控制盒底部的第一限位开关、第二限位开关，在控制盒底部开有弧形槽，所述弧形槽的圆弧中心位于第一驱动电机输出轴的轴心线上，第一限位开关第二限位开关位于弧形槽的两端，弧形槽内设置有滑块，所述滑块上连接有驱动杆，所述驱动杆通过转轴固定在控制盒底部，所述悬挂托架上设置有挡块，所述挡块的上表面与控制盒底部之间的距离小于滑块的下表面与控制盒底部之间的距离。
进一步的是，所述设备舱的测量孔处设置有舱门，所述设备舱上设置有用于开闭舱门的第三驱动电机。
进一步的是，所述悬挂托架上设置有配重块。
进一步的是，所述第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机均为减速步进电机，所述第一驱动电机的减速比为1:50，第二驱动电机的减速比为1:10。
本实用新型的有益效果是：该基于激光测距技术的物料堆位测量系统在使用时只需将云台固定在物料堆仓库的顶部，然后通过激光测距仪对物料堆仓库进行扫描，同时角度测量装置记录测量时的角度，激光测距仪、角度测量装置测得的数据通过数据传送模块传送给PC客户端以及数据接收存储模块，PC客户端进行数据整合算出所测量物料堆的体积和数量，并将计算结果传送给数据接收存储模块进行存储，方便操作人员实施查看数据，利用激光扫描测距可以精确的测量出物料堆的形状，进而能够精确测量出物料堆体积和数量，而且整个测量过程自动完成，节约了大量的劳动力，省时又省力，另外，工作人员可通过PC客户端查询界面实时查看相关数据，包括时间、体积、仓库编号以及立体图像等。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本实用新型的实施例，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获得其他的附图。
图1是本实用新型所述基于激光测距技术的物料堆位测量系统的结构框图；
图2是本实用新型所述云台的结构示意图；
图3是本实用新型所述限位装置的结构示意图；
附图标记说明：控制盒1、第一驱动电机2、悬挂托架3、第二驱动电机4、设备舱5、激光测距仪6、配重块8、加速度传感器9、陀螺仪10、电子罗盘传感器11、限位装置12、第一限位开关1201、第二限位开关1202、弧形槽1203、滑块1204、驱动杆1205、挡块1206、舱门13、第三驱动电机14。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，该基于激光测距技术的物料堆位测量系统，包括数据测量系统、数据接收存储模块和PC客户端，所述数据测量系统包括至少三个云台，所述云台设置在物料堆仓库的顶部，所述每个云台上均设置有激光测距仪、角度测量装置和数据传送模块，所述激光测距仪、角度测量装置分别与数据传送模块相连，激光测距仪、角度测量装置测得的数据通过数据传送模块传送给PC客户端以及数据接收存储模块，所述数据接收存储模块与PC客户端相连。该基于激光测距技术的物料堆位测量系统在使用时只需将云台固定在物料堆仓库的顶部，然后通过激光测距仪对物料堆仓库进行扫描，同时角度测量装置记录测量时的角度，激光测距仪、角度测量装置测得的数据通过数据传送模块传送给PC客户端以及数据接收存储模块，PC客户端进行数据整合算出所测量物料堆的体积和数量，并将计算结果传送给数据接收存储模块进行存储，方便操作人员实施查看数据，利用激光扫描测距可以精确的测量出物料堆的形状，进而能够精确测量出物料堆体积和数量，而且整个测量过程自动完成，节约了大量的劳动力，省时又省力，另外，工作人员可通过PC客户端查询界面实时查看相关数据，包括时间、体积、仓库编号以及立体图像等。
在上述实施方式中，为了实现物料仓库的全方位扫描，提高测量精确度，同时最大限度的控制成本，所述云台的数量为优选为三个，并且所述相邻两个云台的连线之间的夹角均为120度，这样只需三个云台便可以实现对物料仓库的全方位的扫描。
由于激光测距仪、角度测量装置测得的数据量较大，为了实现大数据的保存，所述数据接收存储模块为MySql数据库。
另外，所述云台可以采用现有的各种云台结构，为了提高测量精度，本实用新型提供了一种优选的方案：如图2所示，所述云台包括控制盒1，所述控制盒1内设置有控制器、第一驱动电机2，所述第一驱动电机2与控制器相连，所述第一驱动电机2的输出轴竖直设置且穿过控制盒1的底部延伸至控制盒1外，所述第一驱动电机2输出轴的末端固定有悬挂托架3，当第一驱动电机2转动时，悬挂托架3围绕第一驱动电机2的输出轴旋转，所述悬挂托架3上设置有第二驱动电机4，所述第二驱动电机4与控制器相连，所述第二驱动电机4的输出轴水平设置，所述第二驱动电机4输出轴的末端固定有设备舱5，当第二驱动电机4转动时，设备舱5围绕第二驱动电机4的输出轴旋转，所述激光测距仪6设置在设备舱5内，所述角度测量装置设置在设备舱5表面。该云台结构简单，可以实现在xoy平面内水平方向>360°的旋转，实现在xoz平面内垂直方向-90°至+90度的旋转。
为了更加精确的测量旋转角度，所述角度测量装置由加速度传感器9，陀螺仪10、电子罗盘传感器11组成。
进一步的是，所述控制盒1底部设置有用于限制悬挂托架3转动的限位装置12，如图3所示，所述限位装置12包括设置在控制盒1底部的第一限位开关1201、第二限位开关1202，在控制盒1底部开有弧形槽1203，所述弧形槽1203的圆弧中心位于第一驱动电机2输出轴的轴心线上，第一限位开关1201第二限位开关1202位于弧形槽1203的两端，弧形槽1203内设置有滑块1204，所述滑块1204上连接有驱动杆1205，所述驱动杆1205通过转轴固定在控制盒1底部，所述悬挂托架3上设置有挡块1206，所述挡块1206的上表面与控制盒1底部的距离小于滑块1204下表面与控制盒1底部的距离。通过在控制盒1底部设置有用于限制悬挂托架3转动的限位装置12，可以实现对悬挂托架3转动位置的可控，既可以确定悬挂托架3的实际旋转位置，同时也可以实现防止云台连续旋转对自身造成不可逆的损坏，另外，当悬挂托架3上的挡块1206触碰到滑块1204时，如果滑块1204不与第一限位开关1201或第二限位开关1202接触，此时并不会对悬挂托架3的转动造成限制，只有悬挂托架3继续转动，挡块1206推动滑块1204沿滑槽滑动至第一限位开关1201或第二限位开关1202时，才会触发发限位开关，这种结构保证了悬挂托架3可以旋转大于360°的目的，从而使测量更加精确。
在工业环境中，粉尘较为严重，粉尘容易从测量孔进入设备舱5内，粉尘进入设备舱5会将激光测距仪6的镜头覆盖，进而导致测距不准确的情况发生，为了防止上述情况的发生，所述设备舱5的测量孔处设置有舱门13，所述设备舱5上设置有用于开闭舱门13的第三驱动电机14。当需要进行测量时，通过控制第三驱动电机14打开舱门13，测量完毕后，再利用第三驱动电机14将舱门13关闭，由于激光测距仪6的工作时间较短，短时间暴露在外界不会接触太多的灰尘，这样便可以有效减小激光测距仪6的镜头与灰尘接触的几率，保证测距的准确性。
由于第二驱动电机4和第三驱动电机14的安装并非对称安装，为了防止悬挂托架3偏载，在悬挂托架3转动时对第一驱动电机2造成损害，所述悬挂托架3上设置有配重块8，用于使悬挂托架3处于平衡状态。
为了便于控制，提高控制精度，所述第一驱动电机2、第二驱动电机4、第三驱动电机14均为减速步进电机，所述第一驱动电机2的减速比为1:50，第二驱动电机4的减速比为1:10。
Claims (9)
1.基于激光测距技术的物料堆位测量系统，其特征在于：包括数据测量系统、数据接收存储模块和PC客户端，所述数据测量系统包括至少三个云台，所述云台设置在物料堆仓库的顶部，所述每个云台上均设置有激光测距仪、角度测量装置和数据传送模块，所述激光测距仪、角度测量装置分别与数据传送模块相连，激光测距仪、角度测量装置测得的数据通过数据传送模块传送给PC客户端以及数据接收存储模块，所述数据接收存储模块与PC客户端相连。
2.如权利要求1所述的基于激光测距技术的物料堆位测量系统，其特征在于：所述云台的数量为三个，所述相邻两个云台的连线之间的夹角均为120度。
3.如权利要求2所述的基于激光测距技术的物料堆位测量系统，其特征在于：所述数据接收存储模块为MySql数据库。
4.如权利要求3所述的基于激光测距技术的物料堆位测量系统，其特征在于：所述云台包括控制盒(1)，所述控制盒(1)内设置有控制器、第一驱动电机(2)，所述第一驱动电机(2)与控制器相连，所述第一驱动电机(2)的输出轴竖直设置且穿过控制盒(1)的底部延伸至控制盒(1)外，所述第一驱动电机(2)输出轴的末端固定有悬挂托架(3)，当第一驱动电机(2)转动时，悬挂托架(3)围绕第一驱动电机(2)的输出轴旋转，所述悬挂托架(3)上设置有第二驱动电机(4)，所述第二驱动电机(4)与控制器相连，所述第二驱动电机(4)的输出轴水平设置，所述第二驱动电机(4)输出轴的末端固定有设备舱(5)，当第二驱动电机(4)转动时，设备舱(5)围绕第二驱动电机(4)的输出轴旋转，所述激光测距仪(6)设置在设备舱(5)内，所述设备舱(5)设置有测量孔，所述角度测量装置设置在设备舱(5)表面。
5.如权利要求4所述的基于激光测距技术的物料堆位测量系统，其特征在于：所述角度测量装置由加速度传感器(9)，陀螺仪(10)、电子罗盘传感器(11)组成。
6.如权利要求5所述的基于激光测距技术的物料堆位测量系统，其特征在于：所述控制盒(1)底部设置有用于限制悬挂托架(3)转动的限位装置(12)，所述限位装置(12)包括设置在控制盒(1)底部的第一限位开关(1201)、第二限位开关(1202)，在控制盒(1)底部开有弧形槽(1203)，所述弧形槽(1203)的圆弧中心位于第一驱动电机(2)输出轴的轴心线上，第一限位开关(1201)第二限位开关(1202)位于弧形槽(1203)的两端，弧形槽(1203)内设置有滑块(1204)，所述滑块(1204)上连接有驱动杆(1205)，所述驱动杆(1205)通过转轴固定在控制盒(1)底部，所述悬挂托架(3)上设置有挡块(1206)，所述挡块(1206)的上表面与控制盒(1)底部之间的距离小于滑块(1204)的下表面与控制盒(1)底部之间的距离。
7.如权利要求6所述的基于激光测距技术的物料堆位测量系统，其特征在于：所述设备舱(5)的测量孔处设置有舱门(13)，所述设备舱(5)上设置有用于开闭舱门(13)的第三驱动电机(14)。
8.如权利要求7所述的基于激光测距技术的物料堆位测量系统，其特征在于：所述悬挂托架(3)上设置有配重块(8)。
9.如权利要求8所述的基于激光测距技术的物料堆位测量系统，其特征在于：所述第一驱动电机(2)、第二驱动电机(4)、第三驱动电机(14)均为减速步进电机，所述第一驱动电机(2)的减速比为1:50，第二驱动电机(4)的减速比为1:10。
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Cited By (2)
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| CN105157782A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-12-16 | 西南交通大学 | 基于激光测距技术的物料堆位测量系统 |
| CN106933259A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-07-07 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 一种码垛台架运输链测距方法 |
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| CN105157782B (zh) * | 2015-08-26 | 2018-05-22 | 西南交通大学 | 基于激光测距技术的物料堆位测量系统 |
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