[發(fā)明專利]基于激光掃描測距技術(shù)的裝載機計方和計重方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610132609.3
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN107179108A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸盈;宋曉偉;謝莉;丁一楠;孫文明;陳文學
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古大學;上海華測導航技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: G01F22/00
• 分類號: G01F22/00;G01G17/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于激光掃描測距技術(shù)的裝載機自動計方和計重方法，包括以下步驟：

第一步：計量鏟斗橫斷面上激光掃描測距傳感器每轉(zhuǎn)過一個掃描步進角α所掃過的物料面積。激光掃描測距傳感器對空和裝滿物料的鏟斗分別進行兩幀掃描并將兩組數(shù)據(jù)對中，設(shè)激光掃描測距傳感器的基準點為O點，每轉(zhuǎn)過一個掃描步進角α便進行一次激光測距，夾角為α的兩條激光測距線與鏟斗內(nèi)表面所圍圖形為OCD，與物料表面所圍圖形為OEF，從基準點O引一條通過物料表面和鏟斗內(nèi)表面等平分α角的直線有OB_i和OA_i，再引兩條過B_i點和A_i點垂直于OB_i和OA_i的直線，形成等腰三角形OC′D′和OE′F′，如圖2所示。令OCD和OEF所圍圖形的面積等于等腰三角形OC′D′和OE′F′的面積，由等腰三角形面積公式得OC′D′的面積S_OC’D’：

式中：

同理得OE′F′的面積

式中：

則激光掃描測距傳感器每個掃描步進角掃過的鏟斗中物料的面積S_i為：

第二步：計量鏟斗橫斷面上物料的橫截面面積S。令其等于激光掃描傳感器每一次從起始角到終止角掃過的所有掃描步進角對應的梯形面積S_i之和：

第三步：計量鏟斗中物料的體積V。左和右側(cè)激光掃描傳感器同時或同步進行掃描測距，采用平均斷面法進行體積計算，以消除偏裝載對測量精度產(chǎn)生的影響，用S_左、S_右表示鏟斗左、右側(cè)激光掃描測距傳感器掃描的鏟斗中物料橫斷面面積，預先人工測量鏟斗橫向長度并用L表示，有：

第四步：計量或計算鏟斗中物料的重量W。預先人工測量或選取鏟斗中物料的比重并用γ表示，有：

W＝V·γ ⑥ 。

2.一種基于激光掃描測距技術(shù)的裝載機自動計方和計重裝置，由以下六部分組成，分別是左側(cè)鏟斗激光回轉(zhuǎn)掃描測距傳感器(1)，左側(cè)鏟斗激光回轉(zhuǎn)掃描測距傳感器支架(2)，右側(cè)鏟斗激光回轉(zhuǎn)掃描測距傳感器(3)，右側(cè)鏟斗激光回轉(zhuǎn)掃描測距傳感器支架(4)，控制盒(5)和控制面板(6)；其中的電子器件各部分包括其上或內(nèi)部各零部件之間，通過各類接口與接頭，插座與插頭等，以有線或無線的方式連接；該裝置啟用前需要做兩項準備工作，一是要進行傳感器定位基點的校準標定，需在鏟斗上根據(jù)掃描路徑確定掃描起始角和終止角位置，這兩個位置點作為基準點可以相互替代，以便進行雙向掃描，它們經(jīng)系統(tǒng)確認后，進行限位裝置的鎖止；二是要生成用于計算鏟斗內(nèi)物料體積的有關(guān)數(shù)據(jù)，首先通過控制面板(6) 上的鍵盤將手工測量的鏟斗橫向長度數(shù)據(jù)錄入到控制盒(5)中，然后啟動激光掃描測距傳感器對空的鏟斗從起始角到終止角進行一幀掃描，其各個掃描點上的距離數(shù)值作為一組基準數(shù)據(jù)存入控制盒(5)的內(nèi)存中，用于裝載物料的體積和重量計算，此幀掃描形成的基準數(shù)據(jù)應與鏟斗裝滿料后的實時掃描數(shù)據(jù)在各個掃描點上的位置一一對應，該兩組數(shù)據(jù)經(jīng)控制器處理后可生成鏟斗內(nèi)物料橫斷面面積數(shù)值；此外，內(nèi)存中還應儲存有常用散料在不同濕度狀態(tài)下的比重數(shù)據(jù)和液態(tài)料(如水泥混凝土)的比重數(shù)據(jù)，一同用于系統(tǒng)的計方和計重；具體物料的比重數(shù)據(jù)還可以借助于常用的散料或液態(tài)料比重測量裝置經(jīng)測量得到，并通過控制面板(6)將相應的測量數(shù)據(jù)輸入到控制盒(5)中。