皮带输送固体物料流量测量方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种皮带输送固体物料流量测量方法、系统及存储介质，皮带输送固体流量测量方法包括：通过两台激光扫描仪，获取两个扫描仪每帧扫描截面的物料堆积形态；根据获取的两个扫描仪每帧扫描截面的物料堆积形态，计算两个扫描仪每帧物料堆积的截面积；根据计算得到的两个扫描仪每帧物料堆积的截面积，计算物料的实时速度；根据得到的计算得到的两个物料堆积的截面积和速度，计算物料的流量。本发明专利技术解决了现有激光测量方法不能解决皮带输送速度测量的问题，实现了完全非接触式的皮带输送物料流量的实时测量，测量系统结构简单，可靠性高。靠性高。靠性高。

【技术实现步骤摘要】
皮带输送固体物料流量测量方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术设计测量
，具体是一种皮带输送固体物料流量测量方法。

技术介绍

[0002]固体实时流量是各类皮带输送物料工程重要的测量数据之一，实现流量的准确测量对于仪器设备的控制具有重要意义，例如燃煤电站中根据负荷情况需要实时调节皮带输送煤量、锅炉排渣时需要根据干排渣机的皮带输送排渣量实时调节冷却风量等。
[0003]目前的皮带输送固体物料流量测量方法主要有称重和激光检测两种方法。
[0004]皮带称重法测得的是一段时间内的物料重量，得到的是累积重量值，不能反应物料的瞬时流量，并且也无法测量物料的截面积和皮带的瞬时速度，无法了解物料的堆积情况。如果利用速度轮辅助测速可以得到物料的瞬时流量，但是使用时间久了会出现滑移、表面粉尘粘黏，造成较大的测量偏差。
[0005]激光测量是一种非接触式测量，不影响被测物体的运动，精度高、测量范围大、检测时间短，具有很高的空间分辨率，因此广泛应用于工业设备及高温等恶劣环境中。皮带激光检测法的测量结果为固体物料的截面积，无法直接得到皮带的运动速度信息。要实现皮带输送物料的侧脸，还需结合速度轮等接触式的速度测量手段才能得出实时流量数据。但是皮带轮速度测量结果会受与皮带打滑、表面物料粘连、皮带振动等影响，测量误差较大。为了获得准确的输送物料流量测量，继续解决非接触皮带输送速度的实时测量问题。

技术实现思路

[0006]针对以上问题，本专利技术提出一种测量精度高的非接触测量的皮带输送固体流量测量方法、系统及存储介质。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]本专利技术首先提供一种皮带输送固体流量测量方法，包括：
[0009]通过两台激光扫描仪，获取两个扫描仪每帧扫描截面的物料堆积形态；根据获取的两个扫描仪每帧扫描截面的物料堆积形态，计算两个扫描仪每帧物料堆积的截面积；
[0010]根据计算得到的两个扫描仪每帧物料堆积的截面积，计算物料的实时速度；
[0011]根据得到的计算得到的两个物料堆积的截面积和速度，计算物料的流量。
[0012]本专利技术还提供一种基于双激光扫描仪的皮带输送固体流量测量系统，包括：
[0013]两个线扫描激光器，设置在输送带上方，两个线扫描激光器的扫描方向垂直输送带的输送方向获得两个扫描截面的物料堆积形态；
[0014]一处理器，执行如下操作：
[0015]根据获取的两个扫描截面的物料堆积形态，计算两个物料堆积的截面积；
[0016]根据计算得到的两个物料堆积的截面积，计算物料的实时速度；
[0017]根据得到的计算得到的两个物料堆积的截面积和速度，计算物料的流量。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]1)本专利技术了在现有激光扫描距离测量的基础上，通过两台激光器的布置方案结合互相关信号处理技术实现了皮带输送固体物料的速度、截面积、实时流量的同步测量，解决了现有激光测量方法不能解决皮带输送速度测量的问题。
[0020]2)较皮带称重测量方法而言，本专利技术实现了完全非接触式的皮带输送物料流量的实时测量，测量系统结构简单，可靠性高。
附图说明
[0021]图1是本专利技术测量系统的测量原理图；
[0022]图2是本专利技术激光扫描仪的扫描截图示意图。
具体实施方式
[0023]本实施例提供一种皮带输送固体流量测量系统，如图1所示。通过布置两台激光扫描仪，获得两个扫描截面的物料堆积形态，然后通过计算机计算物料堆积的截面积，对两个截面的截面积信号进行互相关分析计算皮带运动速度，最后根据物料堆积截面积和皮带运动速度计算物料实时流量，从而实现物料堆积截面积、皮带输送速度体积流量的实时流量。
[0024]本实施例提供一种皮带输送固体流量测量方法，实现步骤如下：
[0025]1)截面积测量：
[0026]建立二维直角坐标系YOZ，激光扫描仪通过扫描特定角度范围内的物料表面到扫描仪中心的距离来计算输送物料的截面积，如图2所示。对于任一帧扫描，皮带输送物料的截面积计算公示如下：
[0027][0028]其中，A为物料截面积；θ为扫描仪初始扫描角度，单位为rad，由此可确定激光扫描范围为(π
‑
2θ)；Δβ为激光扫描仪的角分辨率,单位为rad，Ns为每帧扫描的特征角度数，Ns＝(π
‑
2θ)/Δβ+1。对于每一帧扫描，在第j个扫描特征角度下可获得一个距离参数l
j
,j＝1,2,
…
,N
s
。为皮带空载时各扫描特征角度下的测量距离。
[0029]2)速度测量：
[0030]记激光扫描仪1，各个时刻的截面积为序列X：
[0031]X(1)
…
X(k)
…
X(n)
ꢀꢀ
(0.1)
[0032]记激光扫描仪2，各个时刻的截面积为序列Y：
[0033]Y(1)
…
Y(k)
…
Y(n)
ꢀꢀ
(0.2)
[0034]对序列X和Y进行互相关计算，它的互相关函数计算公式为：
[0035][0036]式中，R(n)为序列X和Y的互相关函数；X
i
为序列X中的第i个元素，Y
i
为序列Y中的第
i个元素，(i＝1,2,3,...,N，N是扫描帧数，表示序列X的平均值，表示序列Y的平均值。当R(n)取最大值时所对应的n即为两个激光扫描仪输出信号的偏移点数n
m
。
[0037]由于连续两帧扫描的时间间隔Δt已知，根据两个激光扫描仪间距为L，可计算皮带输送的实时速度为：
[0038][0039]3)流量测量
[0040]根据得到的计算得到的两个物料堆积的截面积和速度计算物料的体积流量Q：
[0041][0042]如果物料的堆积密度(ρ)已知，还可进一步计算所输送物料的质量流量(M)：
[0043]M＝ρ
·
Q
[0044]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实施例皮带输送固体流量测量方法的步骤。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.皮带输送固体流量测量方法，其特征在于，包括：通过两台激光扫描仪，获取两个扫描仪每帧扫描截面的物料堆积形态；根据获取的两个扫描仪每帧扫描截面的物料堆积形态，计算两个扫描仪每帧物料堆积的截面积；根据计算得到的两个扫描仪每帧物料堆积的截面积，计算物料的实时速度；根据得到的计算得到的两个物料堆积的截面积和速度，计算物料的流量。2.根据权利要求1所述的皮带输送固体流量测量方法，其特征在于，两个扫描仪的任一帧物料堆积截面积为：其中，A为物料截面；θ为扫描仪初始扫描角度，单位为rad，由此可确定激光扫描范围为(π
‑
2θ)；Δβ为激光扫描仪的角分辨率,单位为rad，Ns为每帧扫描的特征角度数，Ns＝(π
‑
2θ)/Δβ+1；对于每一帧扫描，在第j个扫描特征角度下可获得一个距离参数l
j
,j＝1,2,
…
,N
s
；为皮带空载时各扫描特征角度下的测量距离。3.根据权利要求2所述的皮带输送固体流量测量方法，其特征在于，根据计算得到的两个扫描仪每帧物料堆积的截面积计算物料的实时速度，包括：根据两激光扫描仪输出信号的相关性，确定两激光扫描仪输出信号的偏移点数n
m
；由于连续两帧扫描的时间间隔Δt已知，根据两个激光扫描仪间距为L，可计算皮带输送的实时速度为：4.根据权利要求3所述的皮带输送固体流量测量方法，其特征在于，根据两激光扫描仪输出信号的相关性确定两激光扫描仪输出信号的偏移点数的方法是：对两台激光扫描仪分别获取的截面积序列X和Y进行互相关计算：其中，R(n)为序列X和Y的互相关函数；X
i
为序列X中的第i个元素，Y
i
为序列Y中的第i个元素，(i＝1,2,3,...,N，N是扫描帧数，表示序列X的平均值，表示序列Y的平均值；当R(n)取最大值时所对应的n即为两个激光扫描仪输出信号的偏移点数n
m
。5.根据权利要求4所述的皮带输送固体流量测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：段宇璇，许传龙，李健，殷玥，朱妤婕，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：