本发明专利技术提供了一种大型散堆料的体积测量装置及其方法，装置包括测量装置、测量计算机，以及连接测量装置和测量计算机的通信网络，所述测量装置包括高速单片机、门式堆取料机、安装在门式堆取料机横梁上的测距传感器阵列以及分别与高速单片机相连的数据采集模块、通信模块和运动控制模块。测量时，首先设定测距模块的间隔参数、个数，以及门式堆取料机的步进值，接着，测量计算机发出指令，使门式堆取料机行进至料堆一端的起始位置，单片机扫描每一个测距模块的测量值，完成扫描和数据采样，最后，高速单片机将采集的数据集传输至测量计算机，测量计算机接收到该测量数据集后，执行测算任务和料堆三维图形绘制任务。本测量方法简单、精度高，且可以长时间可靠工作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量装置，特别是一种大型散堆料的体积测量装置。
技术介绍
对大型不规则散堆物料的体积进行准确测量，多年来一直是一个技术难题。长期 以来国内散堆物料的体积(质量)的测量，普遍采用人工量尺的方法进行。其基本工作方 式是首先将散堆物料进行整形，然后拉尺测量规则料堆的长、宽、高等基本几何参数，进而 计算料堆的体积。但是这一过程中，由于需要人工对料堆进行整形，而且整形往往不是十 分精确，水平面是倾斜的，散堆物料各面凹凸不平，采用直尺测量容易造成与实际体积的偏 差，直接影响单位物料消耗的准确计算，测量误差较大。而且这种测量方式工作量较大，投 入人力、物力较多，实用性很差。针对大型散堆物料的体积测量中存在的问题和不便，近年来一些新的大型散料堆 积物的体积(质量)测量方法不断出现，主要是接触式测量法和非接触式测量方法两种。其 中接触式测量方法如重锤法、压力传感器测量法等。非接触法主要有激光成像法、图像测量 法等多种间接测量方法。比较流行的是非接触测量方法，目前逐渐由实验论证向实用化发 展，取得了一定的效果。但是新的非接触测量法普遍存在对环境参数要求较高，投资成本高的缺点，而且 一般不具备联网和组网功能，不能适用于多个料堆体积的实时测量与分析。本专利技术提供一 种新型的基于非接触测量方法的，能够方便进行测量系统组网和联网的，成本低廉的，测量 精度较高的测量技术和具体装置。
技术实现思路
本专利技术提供了一种简单实用的大型散堆料的体积测量装置，该装置测量简单、测 量精度能够保证，且可以长时间可靠工作。本专利技术所采用的技术方案是一种大型散堆料的体积测量装置，包括测量装置、测 量计算机，以及连接测量装置和测量计算机的通信网络，所述测量装置包括高速单片机、门 式堆取料机、安装在门式堆取料机横梁上的测距传感器阵列以及分别与高速单片机相连的 数据采集模块、通信模块和运动控制模块。作为本专利技术的优选实施例，所述测距传感器阵列由均勻安装在门式堆取料机横梁 上的超声波测距模块阵列组成；作为本专利技术的优选实施例，所述第一个测距模块安装于门式堆取料机一端0. 25m 处，其余相邻的测距模块间隔0. 5m ；作为本专利技术的优选实施例，所述测距模块安装的个数为门式堆取料机横梁长度的两倍。根据上述装置，本专利技术还提供了一种大型散堆料的体积测量方法，首先把整个散 堆物料划分为许多底面积相同的小柱体，利用超声波测距测出每个柱体的高度，然后根据划分的小柱体规格事先确定每一个小柱体的底面积，接着计算出这个小柱体的体积，再将 所有小柱体的体积进行累加即可得到整个料堆的体积。根据上述装置，本专利技术还提供了一种大型散堆料的体积测量方法，包括以下步 骤步骤1 设定门式堆取料机横梁上安装测距模块的间隔参数、个数，以及门式堆取 料机行进的步进值；步骤2 测量计算机向测量装置发出测量指令；步骤3 测量装置的高速单片机接收到测量指令后，通过运动控制模块使得门式 堆取料机行进至料堆一端的起始位置；步骤4 高速单片机依次扫描安装在门式堆取料机横梁上每一个测距模块的测量 值，完成一次扫描和数据采样；步骤5 高速单片机按照设定的门式堆取料机步进值，通过运动控制模块控制门 式堆取料机移动到下一个采样位置，重复执行步骤4，依此类推，直至门式堆取料机行进至 料堆的另外一端；步骤6 高速单片机将采集的数据集通过通信接口和无线通信网络传输至测量计 算机；步骤7 测量计算机通过通信接口接收来自测量装置的测量数据集，执行测算任 务和料堆三维图形绘制任务。作为本专利技术的优选实施例，所述步骤4中，在一次扫描采样中对于每一个测距模 块执行多次采集，求取平均值后以此作为最后采样值。本专利技术大型散堆料的体积测量装置及其方法至少具有以下优点本专利技术利用超声 波测距模块组合阵列和微体积分割计算方法，提供了一种性价比较高的散堆物料体积测量 装置，可以快速、准确地测量大型散堆物料体积，改变目前散堆物料体积测量的工作现状， 实现测量的自动化，且计量准确度大为提高，把测量工作从繁重的劳动中解放出来，使得工 作人员可以在计算机上随时开展测量工作以及浏览查询测量结果数据、料堆的三维图形结 果，为企业进行经济核算提供科学依据。附图说明图1是本专利技术装置的总体结构示意图；图2是本专利技术测量装置的示意图；图3是本专利技术测量计算机任务处理程序流程图；图4是本专利技术测量装置任务处理程序流程图。具体实施例方式测量原理测量机构把整个散堆物料划分为许多底面积相同的小柱体，利用超声 波测距技术测出每个柱体的高度，根据划分的小柱体规格可以事先确定每一个小柱体的底 面积，就可计算出这个小柱体的体积，再将所有小柱体的体积进行累加即可得到整个料堆 的体积。于是小柱体的底面积的确定、小柱体的高度测量就成为测量的关键之处。一般情 况下，大型散堆物料都配属有门式堆取料机或龙门吊车，其宽度一般正好跨越料堆，一次全行程运动，也正好覆盖料堆的长度，所以在门式堆取料机横梁上按照w的间隔安装超声波 测距模块，门式堆取料机按照指定的行进间隔s运动一次，每一个超声波测距模块采集一 次对应位置料堆的垂直高度Hi，这样就可以将散堆物料划分为w*s*Hi的小柱体，当门式堆 取料机一次全行程运动，就可以将料堆扫描一次，获取划分小柱体的所有长宽高参数，累加 所有小柱体的体积，就可得到料堆体积的计量结果。请参阅图1所示，本专利技术大型散堆料的体积测量装置包括测量装置、测量计算机， 以及连接测量装置和测量计算机的通信网络。所述测量装置包括高速单片机、门式堆取料机、安装在门式堆取料机横梁上的测 距传感器阵列、与高速单片机相连的数据采集模块、通信模块，以及运动控制模块；所述测距传感器阵列由均勻安装在门式堆取料机横梁上的超声波测距模块阵列 组成，用于测量对应位置下方料堆垂直高度的采样。假设门式堆取料机横梁长度为L，第一 个测距模块安装于门式堆取料机一端0. 25m处，其余相邻的测距模块间隔0. 5m，总共安装 2L个测距模块，如此，将料堆划分为2L个长方体。数据采集模块，用来测量门式堆取料机横梁测距模块至散堆物料表面的垂直高度 h，设定门式堆取料机横梁至地面水平的高度H，则H-h就是测距模块对应的划分小柱体的 高度，高速单片机通过数据采集模块完成对于2L个测距模块的一次扫描和数据采集。运动控制模块由高速单片机控制，对于门式堆取料机的行进进行计算机控制。高 速单片机通过运动控制模块控制门式堆取料机驱动电机按照指定的步进值间歇式前进，每 一次门式堆取料机的步进，由单片机控制数据采集模块采集2L个测距模块的测量数据，得 到2L个划分小柱体的一次基本数据采样值——由测距模块得到2L个小柱体的高度，柱体 底面宽度为0. 5m，长度就是门式堆取料机一次步进值。所述门式堆取料机的一次步进由高 速单片机控制运动控制模块，驱动电机运动，步进值可调整，也可确定一次步进0. 5m的固 定距尚。通信模块，是高速单片机和测量计算机连接的纽带。测量装置通过通信模块获取 来自测量计算机的测量指令，通知高速单片机开始执行测量任务；高速单片机采集的数据 通过通信模块传输给测量计算机，完成料堆体积的测算和料堆三维图形的绘制，完成测量 任务。高速单片机是测量装置的核心模块，接收测量计算机指令，控制门式堆取料机按 照指定步进值行走本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种大型散堆料的体积测量装置，其特征在于：包括测量装置、测量计算机，以及连接测量装置和测量计算机的通信网络，所述测量装置包括高速单片机、门式堆取料机、安装在门式堆取料机横梁上的测距传感器阵列以及分别与高速单片机相连的数据采集模块、通信模块和运动控制模块。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，张彩丽，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：87
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。