一种基于激光-超声的破碎机料位检测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于激光

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光
‑
超声的破碎机料位检测装置和方法


[0001]本专利技术涉及一种基于激光
‑
超声的破碎机料位检测装置和方法，属于料位检测


技术介绍

[0002]破碎机作为矿石、水泥、砂石等生产行业的关键设备，主要针对大小不一的石料进行破碎，破碎后的石料形成闭路多次循环，由筛分设备控制达到所要求的粒度。在工作过程中由于受上料不均、石料尺寸不一等工作环境的影响，容易出现负载不稳定、料位波动大等情况，影响破碎机工作效率和寿命，甚至会导致堵转、料位溢出等安全事故。因此，对破碎机料位进行检测，将其控制在理想运行范围内，对破碎机的安全生产至关重要。
[0003]随着测量技术的发展，主动式测量技术如激光、超声、微波雷达等得到了广泛的应用。激光、超声、微波雷达等具有非接触、测量速度快、性能稳定等优点，可以提高检测的效率和安全性。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于激光
‑
超声的破碎机料位检测装置和方法，能够实时检测运行中破碎机料位信息，控制上料皮带动作，提高破碎机料位的检测精度和速度，增强破碎机运行的效率和安全性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的一种基于激光
‑
超声的破碎机料位检测装置，包括：
[0006]X
‑
Y两轴调整机构，所述X
‑
Y两轴调整机构用于调整检测装置沿X轴、Y轴方向移动；
[0007]减振机构，所述减振机构与所述X
‑
Y两轴调整机构连接，减振机构用于减振；
[0008]传感器仓，所述传感器仓安装在减振机构内，传感器仓内安装有若干用于检测的传感器；
[0009]清扫机构，所述清扫机构安装在所述减振机构的一侧，清扫机构用于进行清扫作业。
[0010]作为改进，所述X
‑
Y两轴调整机构包括X轴导轨、X轴安装底板、X轴滑块、Y轴安装底板、X轴丝杠、Y轴滑块、Y轴导轨、减振机构底板和Y轴丝杠；
[0011]所述X轴导轨安装在X轴安装底板上，X轴导轨上安装有X轴滑块，所述Y轴安装底板与X轴滑块连接，Y轴安装底板与X轴安装底板间安装有X轴丝杠，所述Y轴安装底板可在X轴丝杠的作用下在X轴导轨上自由移动；
[0012]所述Y轴安装底板上安装有Y轴导轨，Y轴导轨上安装有Y轴滑块，所述减振机构底板与Y轴滑块连接，减振机构底板与Y轴安装底板间安装有Y轴丝杠，减振机构底板可在Y轴丝杠的作用下在Y轴导轨上自由移动。
[0013]作为改进，所述减振机构安装在减振机构底板上，减振机构包括减振机构外壳、传感器仓底板、传感器仓外壳、缓冲磁铁和减振弹簧；
[0014]所述减振机构外壳上安装有所述传感器仓外壳，且两者之间保留一定的间隔；所述缓冲磁铁布置在此间隔中；所述减振机构外壳与传感器仓底板间安装有若干减振弹簧。
[0015]作为改进，所述传感器仓底板上安装有若干减振弹簧立柱，所述减振机构外壳上设有对应的环形立柱，所述减振弹簧套立在对接后的立柱上。
[0016]作为改进，所述传感器仓包括粉尘测量仪、激光雷达、超声测距仪、激光雷达安装架和超声测距仪安装架；
[0017]所述传感器仓安装在传感器仓外壳的内部，传感器仓外壳通过螺栓固定在传感器仓底板上；所述粉尘测量仪安装在传感器仓底板上；所述激光雷达通过激光雷达安装架固定在传感器仓底板上；所述超声测距仪通过超声测距仪安装架固定在传感器仓底板上；所述传感器仓外壳在上安装有传感器防护玻璃。
[0018]作为改进，所述清扫机构包括清扫装置推杆、切换电机安装架、清扫头、清扫头切换电机、清扫头推杆固定架、清扫头伸缩推杆和清扫头安装架；
[0019]所述清扫头安装在清扫头安装架上，清扫头安装架与清扫头伸缩推杆固定连接；所述清扫头内置电机，可在移动作业的同时自身转动；所述清扫头伸缩推杆安装在清扫头推杆固定架上，清扫头推杆固定架与清扫头切换电机连接，可根据清扫过程切换清扫头；所述清扫头切换电机通过切换电机安装架安装在清扫装置推杆上，所述清扫装置推杆安装在减振机构外壳上，通过推杆伸缩控制清扫头移动清扫。
[0020]另外，本专利技术还提供了一种所述的基于激光
‑
超声的破碎机料位检测装置的检测方法，包括以下步骤：
[0021]S1、激光雷达物料点云数据获取：
[0022]S101、激光雷达料位数据采集：通过激光雷达连续采集料位的三维信息，采集的原始数据为深度值；
[0023]S102、深度数据截取：根据激光雷达与料斗的相对位置将激光雷达采集的深度值截取，以获取料斗部分的深度数据；
[0024]S103、目标位置深度数据保存：截取后的深度数据保存为文本文件；
[0025]S104、数据通讯：通过管道方式完成；
[0026]S105、深度数据转换点云数据：读取截取后的深度数据文件，结合激光雷达内参和深度值
‑
坐标转换公式，计算每个点的三维坐标，将深度数据转换为点云PCD文件；
[0027]S106、点云数据下采样：将点云整体划分为多个体素方格，在每个体素方格中以所有点的重心来代替这些点；
[0028]S107、点云离群点滤波去噪：通过划分阈值，计算邻近点的数量，将离群噪声点去除；
[0029]S108、点云平面及圆柱面分割：通过设定分割模型，将点云数据中中具有特征的面分割出来；
[0030]S109、点云聚类提取物料点云：通过计算点与点之间的距离，将距离相近的一部分点云划分为一类，聚类后选择点数量最多的一类即可获取目标的物料点云；
[0031]S110、物料点云保存：聚类后的点云保存并上传至上位机，以进行后续的数据融合和料位计算；
[0032]S2、超声测距仪数据采集：通过超声测距仪连续采集料位的距离信息，超声每
130ms读取一个测量值，测量后通过电流量输出至模拟量采集卡，得到连续的原始测量值；
[0033]S3、超声测距仪数据滤波：对超声测距仪的原始测量值进行数据滤波，去除环境波动造成的噪声误差；
[0034]S4、环境粉尘浓度测量：通过粉尘测量仪实时读取料位检测装置测量时的环境粉尘浓度并上传至上位机，以进行后续的数据处理；
[0035]S5、料位计算及物料点云三维重建：物料料位计算和物料点云的三维重建；物料料位计算在上位机对激光雷达、超声测距仪、粉尘测量仪的数据进行融合处理，根据测量的环境粉尘浓度值来确定激光和超声测量数据对应的权重，然后计算得到料位值；物料点云三维重建采用贪心投影三角化计算料位曲面，并对曲面进行平滑处理，以便于显示物料完整的表面状态；
[0036]S6、多传感器数据显示：在屏幕上输出显示实时的物料三维重建模型、计算得到的物料料位值和当前的粉尘浓度值，并能够查看历史的料位数据曲线，通过图像显示便于观察和掌握当前的破碎机运行状态；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光
‑
超声的破碎机料位检测装置，其特征在于，包括：X
‑
Y两轴调整机构，所述X
‑
Y两轴调整机构用于调整检测装置沿X轴、Y轴方向移动；减振机构(13)，所述减振机构(13)与所述X
‑
Y两轴调整机构连接，减振机构(13)用于减振；传感器仓(20)，所述传感器仓(20)安装在减振机构(13)内，传感器仓(20)内安装有若干用于检测的传感器；清扫机构(6)，所述清扫机构(6)安装在所述减振机构(13)的一侧，清扫机构(6)用于进行清扫作业。2.根据权利要求1所述的一种基于激光
‑
超声的破碎机料位检测装置，其特征在于，所述X
‑
Y两轴调整机构包括X轴导轨(4)、X轴安装底板(5)、X轴滑块(6)、Y轴安装底板(7)、X轴丝杠(8)、Y轴滑块(10)、Y轴导轨(11)、减振机构底板(12)和Y轴丝杠(14)；所述X轴导轨(4)安装在X轴安装底板(5)上，X轴导轨(4)上安装有X轴滑块(6)，所述Y轴安装底板(7)与X轴滑块(6)连接，Y轴安装底板(7)与X轴安装底板(5)间安装有X轴丝杠(8)，所述Y轴安装底板(7)可在X轴丝杠(8)的作用下在X轴导轨(4)上自由移动；所述Y轴安装底板(7)上安装有Y轴导轨(11)，Y轴导轨(11)上安装有Y轴滑块(10)，所述减振机构底板(12)与Y轴滑块(10)连接，减振机构底板(12)与Y轴安装底板(7)间安装有Y轴丝杠(14)，减振机构底板(12)可在Y轴丝杠(14)的作用下在Y轴导轨(11)上自由移动。3.根据权利要求1或2所述的一种基于激光
‑
超声的破碎机料位检测装置，其特征在于，所述减振机构(13)安装在减振机构底板(12)上，减振机构(13)包括减振机构外壳(15)、传感器仓底板(16)、传感器仓外壳(18)、缓冲磁铁(19)和减振弹簧(21)；所述减振机构外壳(15)上安装有所述传感器仓外壳(18)，且两者之间保留一定的间隔；所述缓冲磁铁(19)布置在此间隔中；所述减振机构外壳(15)与传感器仓底板(16)间安装有若干减振弹簧(21)。4.根据权利要求3所述的一种基于激光
‑
超声的破碎机料位检测装置，其特征在于，所述传感器仓底板(16)上安装有若干减振弹簧立柱(27)，所述减振机构外壳(15)上设有对应的环形立柱，所述减振弹簧(21)套立在对接后的立柱上。5.根据权利要求1所述的一种基于激光
‑
超声的破碎机料位检测装置，其特征在于，所述传感器仓(20)包括粉尘测量仪(22)、激光雷达(23)、超声测距仪(24)、激光雷达安装架(25)和超声测距仪安装架(26)；所述传感器仓(20)安装在传感器仓外壳(18)的内部，传感器仓外壳(18)通过螺栓固定在传感器仓底板(16)上；所述粉尘测量仪(22)安装在传感器仓底板(16)上；所述激光雷达(23)通过激光雷达安装架(25)固定在传感器仓底板(16)上；所述超声测距仪(24)通过超声测距仪安装架(26)固定在传感器仓底板(16)上；所述传感器仓外壳(18)在上安装有传感器防护玻璃(17)。6.根据权利要求1所述的一种基于激光
‑
超声的破碎机料位检测装置，其特征在于，所述清扫机构(6)包括清扫装置推杆(28)、切换电机安装架(29)、清扫头(30)、清扫头切换电机(31)、清扫头推杆固定架(32)、清扫头伸缩推杆(33)和清扫头安装架(34)；所述清扫头(30)安装在清扫头安装架(34)上，清扫头安装架(34)与清扫头伸缩推杆(33)固定连接；所述清扫头(30)内置电机，可在移动作业的同时自身转动；所述清扫头伸缩
推杆(33)安装在清扫头推杆固定架(32)上，清扫头推杆固定架(32)与清扫头切换电机(31)连接，可根据清扫过程切换清扫头(30)；所述清扫头切换...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯敏，周公博，唐超权，樊学勇，商学建，李猛钢，周坪，齐行森，史仍笃，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：