皮带机物料体积测量方法、装置、计算机设备及存储介质

文档序号:1891132 发布日期:2021-11-26 浏览:36次 >En<

阅读说明:本技术 皮带机物料体积测量方法、装置、计算机设备及存储介质 (Belt conveyor material volume measuring method and device, computer equipment and storage medium ) 是由 孙森震 李鹏宇 荆留杰 鞠翔宇 王永胜 刘涛 郑赢豪 牛孔肖 徐受天 陈帅 杨晨 于 2021-08-20 设计创作,主要内容包括:本文涉及一种皮带机物料体积测量方法、装置、计算机设备及存储介质,涉及工程装备领域。该方法实施前需在皮带机的上部及下部分别安装线激光测量装置,该方法包括:控制设置于皮带机上部及下部的线激光测量装置分别向所述皮带机上的物料投射激光,获取第一轮廓点集及第二轮廓点集;将所述第一轮廓点集和所述第二轮廓点集分别拟合得到第一轮廓线和第二轮廓线;根据所述第一轮廓线和第二轮廓线,计算物料截面面积;根据预定时间段内计算出的物料截面面积,计算得到所述预定时间段内所述皮带机上的物料的体积。该方法可以有效减少物料体积测量误差,提高物料体积测量结果的精度。(The invention relates to a belt conveyor material volume measuring method, a belt conveyor material volume measuring device, computer equipment and a storage medium, and relates to the field of engineering equipment. Before the method is implemented, line laser measuring devices are respectively installed at the upper part and the lower part of the belt conveyor, and the method comprises the following steps: controlling linear laser measuring devices arranged at the upper part and the lower part of the belt conveyor to respectively project laser to materials on the belt conveyor to obtain a first contour point set and a second contour point set; respectively fitting the first contour point set and the second contour point set to obtain a first contour line and a second contour line; calculating the cross-sectional area of the material according to the first contour line and the second contour line; and calculating the volume of the material on the belt conveyor in the preset time period according to the cross-sectional area of the material calculated in the preset time period. The method can effectively reduce the material volume measurement error and improve the precision of the material volume measurement result.)

皮带机物料体积测量方法、装置、计算机设备及存储介质

技术领域

本文涉及工程装备领域,尤其是一种皮带机物料体积测量方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

在盾构(TBM,Tunnel Boring Machine)隧道施工过程中,需要对施工过程中渣土的出渣量、渣块体积大小进行监测。对地质变化预测、施工安全具有重要意义。

现有技术中物料体积测量方法实施方式包括:使用线激光扫描对皮带机截面上部测量形成截面线,结合皮带机转速进行体积计算。受到皮带机抖动、渣土质量分布不均匀的影响,渣土体积测量的精度较差。这种方法获得的渣土体积测量精度较差。另外,现有技术中通常忽略了对物料下端与皮带机接触部分的截面线的测量,导致最终的渣土体积测量误差较大。

针对现有技术中渣土体积测量精度差、误差大等问题,迫切需要研究一种基于两个线激光测量装置的物料体积测量方法,尽可能减少物料体积测量误差,提高物料体积测量结果的精度。

发明内容

本文实施例提供了一种皮带机物料体积测量方法、装置、计算机设备及存储介质,解决了现有技术中使用线扫激光对皮带机截面上部测量形成截面线,忽略对物料下端与皮带机接触部分截面线的测量导致的物料体积测量精度较差、误差较大的问题。

本文实施例提供了一种皮带机物料体积测量方法,包括:控制设置于皮带机上部及下部的线激光测量装置分别向所述皮带机上的物料投射激光,获取第一轮廓点集及第二轮廓点集;将所述第一轮廓点集和所述第二轮廓点集分别拟合得到第一轮廓线和第二轮廓线;根据所述第一轮廓线和第二轮廓线,计算物料截面面积;根据预定时间段内计算出的物料截面面积,计算得到所述预定时间段内所述皮带机上的物料的体积。

根据本文实施例的一个方面,所述上部及下部的线激光测量装置所在直线垂直于所述皮带机。

根据本文实施例的一个方面,将所述第一轮廓点集和所述第二轮廓点集分别拟合得到第一轮廓线和第二轮廓线包括:将所述第一轮廓点集和所述第二轮廓点集统一到一个坐标系中;在所述坐标系中确定所述第一轮廓点集和所述第二轮廓点集中的各点坐标;对所述第一轮廓点集中的各点坐标和所述第二轮廓点集中的各点坐标分别拟合,得到所述第一轮廓线和所述第二轮廓线。

根据本文实施例的一个方面,所述根据所述第一轮廓线和第二轮廓线,计算物料截面面积包括:将所述第一轮廓线和所述第二轮廓线组成的区域划分为多个小区域;计算多个所述小区域的面积;将每个所述小区域的面积加和得到所述物料截面面积。

根根据本文实施例的一个方面,所述计算多个所述小区域面积进一步包括:根据各小区域的相互平行的两边的边长、各小区域的宽度以及皮带厚度,计算各小区域的面积。

根据本文实施例的一个方面,根据各小区域的相互平行的两边的边长、各小区域的宽度以及皮带厚度,计算各小区域的面积包括利用下列公式计算各小区域的面积:其中,dy1表示小区域中一条边的长度,dy2表示小区域中另一条平行边的长度,d0表示皮带厚度,dx为各小区域的宽度。

根据本文实施例的一个方面,根据预定时间段内计算出的物料截面面积,计算得到所述预定时间段内所述皮带机运送物料的体积包括利用如下公式计算所述预定时间段内所述皮带机运送物料的体积:其中,V为物料的体积,t1-t0为预定时间段,S为物料横断面面积,v为皮带机上皮带的运动速度。

本文实施例还提供了一种皮带机物料体积测量装置,包括:控制单元,用于控制所述线激光测量装置分别向所述皮带机上的物料投射激光,获取第一轮廓点集及第二轮廓点集;

拟合单元,用于将所述第一轮廓点集和所述第二轮廓点集分别拟合得到第一轮廓线和第二轮廓线;

第一计算单元,用于根据所述第一轮廓线和第二轮廓线,计算物料截面面积;

第二计算单元,用于根据预定时间段内计算出的物料截面面积,计算得到所述预定时间段内所述皮带机上的物料的体积。

本文实施例还提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。

本文实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,该计算机指令被处理器执行时实现上述的方法。

利用本文实施例,可以减少物料体积测量误差,提高物料体积测量结果的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本文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文的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本文实施例皮带机物料体积测量系统的结构示意图;

图2所示为本文实施例一种皮带机物料体积测量方法的流程图;

图3所示为本文实施例一种皮带机物料体积测量装置的结构示意图;

图4所示为本文实施例皮带机物料体积测量装置的具体结构示意图;

图5所示为本文实施例一种确定第一轮廓线和第二轮廓线的流程图;

图6为本实施例一种计算物料截面面积的流程图;

图7为本实施例一种线激光测量装置的安装示意图;

图8为本实施例一种计算物料截面面积的示意图;

图9所示为本文实施例一种计算机设备的结构示意图。

附图符号说明:

101、工控机;

102、线激光测量装置;

1021、上部线激光测量装置;

1022、下部线激光测量装置;

103、皮带机;

301、控制单元;

3011、位置设置模块;

302、拟合单元;

3021、坐标系建立模块;

3022、坐标确定模块;

3023、分析模块;

303、第一计算单元;

3031、划分模块;

3032、加和模块;

304、第二计算单元;

3041、时间设置模块;

701、支架;

702、物料横断面;

703、皮带横断面;

902、计算机设备;

904、处理器;

906、存储器;

908、驱动机构;

910、输入/输出模块;

912、输入设备;

914、输出设备;

916、呈现设备;

918、图形用户接口;

920、网络接口;

922、通信链路;

924、通信总线。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案,下面将结合本文实施例中的附图,对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本文中的实施例,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,都属于本文保护的范围。

需要说明的是,本文的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本文的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本说明书提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤,但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式,不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或装置产品执行时,可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行。

需要说明的是,本文的皮带机物料体积测量方法和装置可用于工程装备领域,也可用于除工程装备领域之外的任意领域,本文的皮带机物料体积测量方法和装置的应用领域不做限定。

如图1所示为本文实施例一种皮带机物料体积测量系统的结构示意图,在本图中描述了通过工控机101、线激光测量装置102、皮带机103相结合的皮带机物料体积测量系统。

在本说明书一些实施例中,工控机101可以为在生产过程、工艺装备执行检测和/或控制的设备。其中,工控机101可以控制线激光测量装置102向皮带机上的物料投射激光的频率;工控机101可以控制皮带机工作或停止;工控机101可以设置皮带机的转动速度,并通过系统中的编码传感器测量获取当前时间皮带机的瞬时速度;工控机101可以根据激光测量装置投射的激光,获取物料的轮廓点集,并存储该轮廓点集;工控机101可以将轮廓点集拟合为轮廓线,并进一步根据轮廓线计算皮带机上的物料截面面积及物料体积。在本说明书的一些实施例中,所述物料包括但不限于渣土、煤、砖、垃圾废料、农业物料、金属物料、建筑物料等中的一种或其任意组合。另外,其他弹性传送装置同样适用于本申请的皮带机物料体积测量方法,本申请在此不作限制。

在本说明书一些实施例中,线激光测量装置102是用于发射激光和/或拍摄图像的电子设备,包括激光发射装置和/或相机,具体的,线激光测量装置102包括但不限于激光雷达、里程计、单目相机、双目相机等中的一种或其任意组合。本申请中以激光雷达和双目线结构扫描装置为例,对方案进行阐述。其中,所述激光雷达用于向皮带机上的物料发射激光射束,其中,当皮带机103运动时,线激光测量装置102可以以一定测量频率向皮带机上移动的物料发射激光射束。所述双目线结构扫描装置用于拍摄被激光照射物体的图像以及环境图像,以确定被测物体的深度信息。其中,线激光测量装置102可以根据安装位置区分为上部线激光测量装置1021、下部线激光测量装置1022,所述上部线激光测量装置和下部线激光测量装置可以同时向皮带机上的物料投射激光、拍摄图像,也可以按照不同的时间间隔向皮带机上的物料投射激光、拍摄图像。

在本说明书一些实施例中,所述皮带机103包括滚轮和安装在滚轮上的皮带。皮带机103可以按照预设速度承载物料匀速运动,也可以根据承载物料体积的不同改变其运行速度。在本说明书一些实施例中,皮带机103可以与线激光测量装置同步运动。

如图2所示为本文实施例一种皮带机物料体积测量方法的流程图,在本图中描述了使用线激光测量装置测量皮带机上的物料体积的方法,其中具体包括如下步骤:

步骤201,控制设置于皮带机上部及下部的线激光测量装置分别向所述皮带机上的物料投射激光,获取第一轮廓点集及第二轮廓点集;

步骤202,将所述第一轮廓点集和所述第二轮廓点集分别拟合得到第一轮廓线和第二轮廓线;

步骤203,根据所述第一轮廓线和第二轮廓线,计算物料截面面积;

步骤204,根据预定时间段内计算出的物料截面面积,计算得到所述预定时间段内所述皮带机上的物料的体积。

在本说明的一些实施例中,所述线激光测量装置可以包括线激光雷达扫描装置、双目线结构光扫描装置中的一种或其任意组合。其中,双目线结构光扫描装置可以是双目相机,双目线激光扫描装置利用安装在不同位置的两台双目相机拍摄获取皮带机上物料的同一场景的两幅视差图像,并根据一定技术方法确定物料上某一个点在该两幅图像中的位置;线激光雷达扫描装置可以通过向被射物体发射激光,基于视觉技术根据被射物体上的激光点获取物料断面轮廓点集;进一步确定物料上该点的坐标信息。在本说明书的一些实施例中,断面表示皮带机上的物料的横截面。其中,线激光测量装置根据其安装位置分为上部线激光测量装置和下部线激光测量装置,用于分别从皮带机的上部和下部向皮带机上的物料投射激光。

在本说明书的一些实施例中,所述线激光测量装置中的双目线结构光扫描装置可以包括至少两个双目相机。在本说明书的另外一些实施例中,所述获取得到的轮廓点集可以是三维坐标点集、四维坐标点集等。本说明书在此不作限定。

在本说明书的一些实施例中,线激光测量装置以一定角度向物料投射激光,激光照射到物料的多个外边缘,在外边缘上形成多个轮廓点,即为轮廓点,所述多个轮廓点形成轮廓点集。其中,线激光测量装置具有一定的工作频率,确保激光能够充分照射到移动中的物料表面。在本申请的一些实施例中,线激光测量装置的工作频率在100Hz-1000Hz范围,工作频率可以是100Hz、300Hz、600Hz、800Hz、900Hz、950Hz、1000Hz等。具体的,线激光测量装置可以根据一定发射频率发射激光,双目相机根据一定拍摄频率拍摄物料图像。多个轮廓点集可以第一轮廓点集表示由上部线激光测量装置向皮带机上的物料投射激光得到的断面轮廓点集;第二轮廓点集表示由下部线激光测量装置向皮带机上的物料投射激光得到的断面轮廓点集。在本说明书的一些实施例中,第一轮廓点集也可以由下部线激光测量装置投射激光得到,第二轮廓点集也可以由上部线激光测量装置投射激光得到。

作为本文的一个实施例,上部及下部的线激光测量装置所在直线垂直于所述皮带机。

在本步骤中,上部的线激光测量装置与下部的线激光测量装置分别对齐安装在皮带机的上部和下部。具体的,如图7所述,上部线激光测量装置1021、下部线激光测量装置1022可以分别安装在相机支架上,相机支架安装在线物料测量系统中皮带机上下两端的测量支架701上。以盾构机的工程场景为例,盾构机的皮带机传送带的滚轮直径相对较大,皮带机的上下皮带之间的距离通常大于等于0.5米。所述上部的线激光测量装置与下部的线激光测量装置可以安装在距离皮带机滚轮上方0.5米至1米、下方0.5米至1米的位置。其中,上部线激光测量装置和下部线激光测量装置连接线垂直于皮带机,该安装位置的设置可以使得上部和下部线激光装置扫描物料得到的断面轮廓点可以在同一个坐标系中进行数学处理,以便更好得计算物料体积。如图7所述,皮带机上承载物料,所述上部线激光测量装置、下部线激光测量装置可以测量皮带横断面703(即第一轮廓线)及物料横断面702(即第二轮廓线)形成的面积,进一步确定物料体积。当皮带机上没有承载物料时,皮带机上的皮带呈水平状态,本文所述的垂直于皮带机指的是垂直于未放物料时皮带机上皮带所在的平面。

作为本文的一个实施例,将所述第一轮廓点集和所述第二轮廓点集分别拟合得到第一轮廓线和第二轮廓线包括:

将所述第一轮廓点集和所述第二轮廓点集统一到一个坐标系中;

在所述坐标系中确定所述第一轮廓点集和所述第二轮廓点集中的各点坐标;

根据所述第一轮廓点集中的各点坐标和所述第二轮廓点集中的各点坐标分别拟合,得到所述第一轮廓线和所述第二轮廓线。

在本步骤中,通过在竖直方向上对齐设置的线激光测量装置,可以将上部线激光测量装置和下部线激光测量装置测量到的第一、第二轮廓点集统一到同一个坐标系中。分别将所述第一轮廓点集按坐标连接、将所述第二轮廓点集按坐标依次连接,将所述点集拟合为第一轮廓线和第二轮廓线。其中,第一轮廓线表示皮带机上物料的上端凸起部分,为不规则的曲线,第二轮廓线表示皮带机因承载物料而造成的皮带下垂部分,第二轮廓线为一条圆弧线段。

在本申请的一些实施例中,坐标系可以由皮带机物料体积测量系统结合工控机使用Matlab中的一些函数建立。

作为本文的一个实施例,所述根据所述第一轮廓线和第二轮廓线,计算物料截面面积包括:

将所述第一轮廓线和所述第二轮廓线组成的区域划分为多个小区域;

计算多个所述小区域的面积;

将每个所述小区域的面积加和得到所述物料截面面积。

在本步骤中,所述由第一轮廓线和第二轮廓线组成的区域可以视为皮带机上物料与皮带机形成的区域。具体的,第二轮廓线可以视为一条弧线段,根据固定间隔可以将第二轮廓线分为多个小弧线段,各小弧线段在由第一轮廓线和第二轮廓线组成的区域中,对应一个小区域。因此,由第一轮廓线和第二轮廓线组成的区域可以根据固定间隔,分为若干个小区域。通过将该区域划分为多个小区域,并分别计算多个小区域的面积,最终将多个小区域的面积加和,可以得到整个区域的面积,即,物料截面面积。

作为本文的一个实施例,所述计算多个所述小区域面积进一步包括:

根据各小区域的相互平行的两边的边长、各小区域的宽度以及皮带厚度,计算各小区域的面积。

在本步骤中,所述小区域的宽度由系统预先设定,也可以根据皮带机上实际承载的物料量的多少确定。其中,因皮带截面具有一定厚度,在计算小区域面积时,需要在计算公式中将皮带厚度去除,进一步确定每个小区域的面积。本步骤中关于各小区域的相互平行的两边、各小区域的宽度等具体描述可以参见图6。

作为本文的一个实施例,根据各小区域的相互平行的两边的边长、各小区域的宽度以及皮带厚度,计算各小区域的面积包括利用下列公式计算各小区域的面积:

其中,dy1表示小区域中一条边的长度,dy2表示小区域中另一条平行边的长度,d0表示皮带厚度,dx为各小区域的宽度。

在本步骤中,各小区域可以视为近似梯形,使用该公式计算各小区域面积,可以保证一定的计算精度。

作为本文的一个实施例,根据预定时间段内计算出的物料截面面积,计算得到所述预定时间段内所述皮带机运送物料的体积包括利用如下公式计算所述预定时间段内所述皮带机运送物料的体积:

其中,V为物料的体积,t0-t1为预定时间段,S为物料横断面面积,v为皮带机上皮带的运动速度。

在本步骤中,预定时间段的时间间隔可以是系统预先依次设定的,也可以根据皮带机及线激光测量装置实际工作情况确定。例如,预定时间段的时间间隔通常设为0.001秒,0.05秒,0.01秒等。在本说明书的一些实施例中,所述预定时间段的前后两个时间点间隔较近,例如,t0为第1秒,t1为第1.001秒;t0为第5秒,t1为第5.05秒、t0为第8秒,t1为第8.01秒等。

在本步骤中,皮带机在正常工作时的速度为3-4米/秒,结合皮带机的运动速度及预定时间段,并对预定时间段累加积分,可以确定物料在皮带机运动方向上移动的水平距离。进一步的,物料横断面面积与物料在皮带机运动方向上移动的水平距离的乘积,可以确定预定时间段内皮带机上通过的物料的体积。

如图3所示为本文实施例一种皮带机物料体积测量方法装置的结构示意图,在本图中描述了皮带机物料体积测量装置的基本结构,其中的功能单元、模块可以采用软件方式实现,也可以采用通用芯片或者特定芯片实现,所述的功能单元、模块一部分或者全部可以在皮带机物料体积测量系统上,或者其中的一部分也可以在工控机上上,通过与工控机的配合实现物料体积检测,该装置具体包括:

控制单元301,用于控制所述线激光测量装置分别向所述皮带机上的物料投射激光,获取第一轮廓点集及第二轮廓点集。

拟合单元302,用于将所述第一轮廓点集和所述第二轮廓点集分别拟合得到第一轮廓线和第二轮廓线。

第一计算单元303,用于根据所述第一轮廓线和第二轮廓线,计算物料截面面积。

第二计算单元304,用于根据预定时间段内计算出的物料截面面积,计算得到所述预定时间段内所述皮带机运送物料的体积。

通过在皮带机的上部及下步分别设置线激光测量装置,以测量皮带机上物料的上部截面线及下部截面线,可以更精确地获取物料的截面面积,并结合皮带机的运动速度,可以确定一段预定时间内皮带机上经过的物料的体积,尽可能降低物料体积测量误差,提高物料体积测量结果的精度。

作为本文的一个实施例,还可以参考如图4所示为本实施例皮带机物料体积测量方法装置的具体结构示意图,所述控制单元301还用于,设置线激光测量装置的位置。

作为本文的一个实施例,所述控制单元301进一步包括:

位置设置模块3011,用于将上部的线激光测量装置和下部的线激光测量装置分别设置在所述皮带机的上部和下部。

作为本文的一个实施例,所述拟合单元302进一步包括:

坐标系建立模块3021,用于根据所述线激光测量装置分别获取的第一轮廓点集和第二轮廓线点集,建立一个统一的坐标系;

坐标确定模块3022,用于在所述坐标系中确定所述第一轮廓点集和第二轮廓点集中各点的坐标。

分析模块3023,用于对所述第一轮廓点集合第二轮廓点集中的各个点坐标进行回归分析,进一步得到与轮廓点集对应的轮廓线。

作为本文的一个实施例,所述第一计算单元303进一步包括:

划分模块3031,用于根据固定间隔将第一轮廓线和第二轮廓线组成的区域划分为多个小区域;

加和模块3032,用于将每个小区域的面积加和计算得到物料截面面积。

作为本文的一个实施例,所述第二计算单元304进一步包括:

时间设置模块3041,用于确定计算物料体积的预定时间段,以便获取该预定时间段内皮带机上经过的物料体积。

如图5所示为本文实施例一种确定第一轮廓线和第二轮廓线的流程图。

步骤501,将所述第一轮廓点集和所述第二轮廓点集统一到一个坐标系中。

在本步骤中,通过将上部线激光测量装置和下部线激光测量装置对齐安装在皮带机上下两端,或者安装线激光测量装置使得所述上部线激光测量装置和下部线激光测量装置所在的直线与皮带机垂直。所述上部线激光测量装置投射激光获得的第一轮廓点集与所述下部激光测量装置投射激光获得的第二轮廓点集可以映射到同一个坐标系中,无需坐标变换。可以将上部线激光测量装置对物料的激光测量结果统一到下部线激光测量装置中,也可以将下部线激光测量装置对物料的激光测量结果统一到上部线激光测量装置中。例如,以皮带横截面为X轴方向,以皮带下垂方向的反方向为Y轴,建立二维平面坐标系。又例如,以皮带横截面为X轴方向,以皮带下垂的方向为Y轴等。本申请对坐标系的确定不作限制。

在本申请的一些实施例中,坐标系可以由皮带机物料体积测量系统结合工控机,使用Matlab中的一些函数建立。

在本说明书的其他一些实施例中,所述坐标系并不仅限于二维坐标系所述坐标系包括但不限于平面极坐标系、柱面坐标系、球面坐标系。进一步的,所述坐标系可以为三位坐标系、四维坐标系等。当坐标系为三维坐标系时,所述第一轮廓点集和第二轮廓点集为三维点集;当坐标系为四维坐标系时,所述第一轮廓点集和第二轮廓点集为四维点集。本申请对坐标系的形式并不作限制。

步骤502,在所述坐标系中确定所述第一轮廓点集和所述第二轮廓点集中的各点坐标。

在本步骤中,轮廓点集为线激光测量装置投射到物料断面的外表面形成的至少一个轮廓点的点集合,将线激光测量装置投射激光获得的轮廓点集统一到步骤501中建立的坐标系中,即可以确定轮廓点集的坐标。具体的,上部的线激光测量装置投射到物料断面形成的第一轮廓点集可以在坐标系中确定第一轮廓点集对应的各点坐标;下部的线激光测量装置投射到物料断面形成的第二轮廓点集可以在坐标系中确定所述第二轮廓点集对应的各点坐标。

步骤503,根据所述第一轮廓点集中的各点坐标和所述第二轮廓点集中的各点坐标分别拟合,得到所述第一轮廓线和所述第二轮廓线。

在说明书的一些实施例中,第一轮廓线为上部线激光测量装置投射激光处理得到的物料堆积在皮带上形成的轮廓线;第二轮廓线为下部激光测量装置投射激光处理得到的皮带因大量物料堆积而下垂形成的轮廓线。所述第一轮廓线和第二轮廓线可以由虚线表示,详见图8。

在本步骤中,皮带机物料体积测量系统系统或工控机通过软件将所述第一轮廓点集和第二轮廓点集中的各点坐标进行拟合。所述拟合方法包括但不限于在Matlab中基于Regress,Polyfit,Lsqcurvefit等实现回归分析功能的函数,使用最小二乘法将轮廓点集中的多个点拟合为轮廓线。

如图6所示为本文实施例一种计算物料截面面积的流程图。

步骤601,将所述第一轮廓线和所述第二轮廓线组成的区域划分为多个小区域。

在本步骤中,第一轮廓线和第二轮廓线组成的区域表示皮带机上物料横断面区域。因为皮带移动过程中可能存在皮带机抖动导致物料掉落等情况,将所述区域按照固定间隔分为多个宽度一致的小区域。具体的,在皮带机静止时,上部线激光测量装置和下部线激光测量装置同时测量皮带机的截面,得到皮带机截面的边缘点b1、b2,b1和b2两点及第二轮廓线形成一条弧线段。在坐标系中沿X轴方向设置小区域的宽度dx。其中,小区域的宽度dx可以是系统预先设定的,也可以根据皮带截面线实际长度及物料在皮带机上的堆积情况调整,小区域的宽度dx通常是一个极小的数值。在由b1和b2两点及第二轮廓线形成的弧线段上,根据固定间隔将该弧线段分为多个小弧线段,每个小弧线段可以对应一个小区域的一条横边。取一个小区域的宽度dx为例,该宽度的左右两端点分别沿Y轴方向垂直延伸,与所述第一轮廓线、第二轮廓线分别相交。其中,固定间隔dx的左边点沿Y轴向上延伸与第二轮廓线相交于点p2,与第一轮廓线相交于点p1,p2和p4形成的曲线即为小弧线段。固定间隔dx的右边点沿Y轴向上延伸与第二轮廓线相交于点p4,与第一轮廓线相交于点p3。p1,p2,p3,p4形成的四边形区域近似为梯形。

步骤602,计算多个所述小区域的面积。

所述小区域的面积可以按照梯形面积计算。具体的,根据各小区域的相互平行的两边的边长、各小区域的宽度计算各小区域的面积。进一步的,皮带机的传动皮带具有一定厚度,计算小区域面积时,将小区域的相互平行的两边的边长去除皮带厚度,再计算该小区域的面积。其中,小区域的面积可以由小区域面积计算公式(1)确定:

在公式(1)中,dy1表示小区域中一条边的长度,dy2表示小区域中另一条平行边的长度,d0表示皮带厚度,dx表示各小区域的宽度;根据小区域面积计算公式,可以确定小区域的面积。

步骤603,将每个所述小区域的面积加和得到所述物料截面面积。

在本步骤中,沿b1和b2两点及第二轮廓线形成的皮带截面的弧线段,进一步根据预先设定的固定间隔将所述弧线段分为多个小弧线段,使用公式(1)计算每个小弧线段对应的小区域,使用积分原理加和累积确定物料的截面面积。

如图9所示,为本文实施例提供的一种计算机设备,所述计算机设备902可以包括一个或多个处理器904,诸如一个或多个中央处理单元(CPU),每个处理单元可以实现一个或多个硬件线程。计算机设备902还可以包括任何存储器906,其用于存储诸如代码、设置、数据等之类的任何种类的信息。非限制性的,比如,存储器906可以包括以下任一项或多种组合:任何类型的RAM,任何类型的ROM,闪存设备,硬盘,光盘等。更一般地,任何存储器都可以使用任何技术来存储信息。进一步地,任何存储器可以提供信息的易失性或非易失性保留。进一步地,任何存储器可以表示计算机设备902的固定或可移除部件。在一种情况下,当处理器904执行被存储在任何存储器或存储器的组合中的相关联的指令时,计算机设备902可以执行相关联指令的任一操作。计算机设备902还包括用于与任何存储器交互的一个或多个驱动机构908,诸如硬盘驱动机构、光盘驱动机构等。

计算机设备902还可以包括输入/输出模块910(I/O),其用于接收各种输入(经由输入设备912)和用于提供各种输出(经由输出设备914))。一个具体输出机构可以包括呈现设备916和相关联的图形用户接口(GUI)918。在其他实施例中,还可以不包括输入/输出模块910(I/O)、输入设备912以及输出设备914,仅作为网络中的一台计算机设备。计算机设备902还可以包括一个或多个网络接口920,其用于经由一个或多个通信链路922与其他设备交换数据。一个或多个通信总线924将上文所描述的部件耦合在一起。

通信链路922可以以任何方式实现,例如,通过局域网、广域网(例如,因特网)、点对点连接等、或其任何组合。通信链路922可以包括由任何协议或协议组合支配的硬连线链路、无线链路、路由器、网关功能、名称服务器等的任何组合。

对应于图2、图5至图6中的方法,本文实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器运行时执行上述方法的步骤。

本文实施例还提供一种计算机可读指令,其中当处理器执行所述指令时,其中的程序使得处理器执行如图2、图5至图6所示的方法。

应理解,在本文的各种实施例中,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本文实施例的实施过程构成任何限定。

还应理解,在本文实施例中,术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系。例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本文的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。

在本文所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另外,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接,也可以是电的,机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本文实施例方案的目的。

另外,在本文各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本文的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分,或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本文各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本文中应用了具体实施例对本文的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本文的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本文的限制。

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