[發明專利]一種糧庫糧堆體積測量的裝置及方法

在審

• 申請號: 201711132544.3
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107655430A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 李瑞濤;張紅坤
• 申請（專利權）人: 河南苗碩科技有限公司
• 主分類號: G01B17/00
• 分類號: G01B17/00
• 代理公司: 青島致嘉知識產權代理事務所(普通合伙)37236
• 代理人: 龐慶芳

1.一種糧庫糧堆體積測量的裝置，包括18個超聲波測距探頭、超聲波控制電路、主控制板、糧庫和糧堆，其特征在于：所述18個超聲波測距探頭包括第S超聲波測距探頭、第S+1超聲波測距探頭……和第S+N超聲波測距探頭，其中，N為小于等于17的正整數，所述糧庫內放有糧堆，所述糧堆由規則部分Ⅰ和非規則部分Ⅱ組成，且規則部分Ⅰ設置在非規則部分Ⅱ的底部，所述第S超聲波測距探頭安裝在糧庫的后墻上，所述第S+1超聲波測距探頭安裝在糧庫的左墻上，所述第S+2超聲波測距探頭……和所述第S+N超聲波測距探頭布置在糧庫的天花板上，所述超聲波控制電路為18個，以第V個超聲波控制電路、第V+1個超聲波控制電路……和第V+M個超聲波控制電路來表示，其中M為小于等于17的正整數，所述18個超聲波測距探頭與18個超聲波控制電路一對一連接，所述18個超聲波控制電路均與主控制板電連接。

2.根據權利要求1所述的一種糧庫糧堆體積測量的裝置，其特征在于，所述18個超聲波測距探頭內分別設置有超聲波發射器和超聲波接收器。

3.根據權利要求1所述的一種糧庫糧堆體積測量的裝置，其特征在于，所述18個超聲波測距探頭通過精密轉臺固定在糧庫的后墻、左墻和天花板上。

4.根據權利要求3所述的一種糧庫糧堆體積測量的裝置，其特征在于，所述超聲波測距探頭可由紅外測距傳感器、激光測距儀或者雷達測距儀所代替。

5.根據權利要求1所述的一種糧庫糧堆體積測量的裝置，其特征在于，所述超聲波控制電路內設置有超聲波探頭驅動電路、超聲波返回信號處理電路、內置微處理器和控制通信電路，控制超聲波測距探頭發出超聲波和接收超聲波。

6.根據權利要求1所述的一種糧庫糧堆體積測量的裝置，其特征在于，所述主控制板內設置有超聲波信號通信電路、微控制器、電源電路和通信電路，所述主控制板內還設置有報警電路，且報警電路與主控制板上的通信電路電連接。

7.根據權利要求1所述的一種糧庫糧堆體積測量的方法，其特征在于，依據超聲波測距方法，包括如下步驟：

步驟1：根據第S超聲波測距探頭和第S+1超聲波測距探頭分別測量糧庫的長度和寬度，進而算出糧庫的底面積；

步驟2：根據糧庫天花板上16個超聲波測距探頭的測量，糧堆最小高度乘以底面積，即為規則部分I的體積；

步驟3：糧庫內糧堆的體積測量：所述非規則部分II的測量：所述糧庫天花板上的第S+2個超聲波測距探頭至第S+17個超聲波測距探頭，其中第S+2個超聲波測距探頭至第S+10個超聲波測距探頭共9個超聲波測距探頭的相對位置是固定的，所述9個超聲波測距探頭用A點、B點、C點、D點、E點、F點、G點、H點和I點，所述A點、B點、C點、D點、F點、G點、H點和I點分別與E點結合形成八個線段這九個點分別和E點結合形成八個線段(A,E)、(B,E)、(C,E)、(D,E)、(F,E)、(I,E)、(H,E)、(G,E)、和(G,E)，如果以E為原點，EF方向的直線為X軸，EB方向的直線為Y軸，經過E點且垂直XY坐標系的直線作為Z軸構建立體坐標系，那么(A,E)、(I,E)在AE方向和Z軸形成的平面內；(B,E)、(H,E)在Y軸與Z軸形成的平面內；(C,E)、(G,E)在CE方向和Z軸形成的平面內；(D,E)、(F,E)在X軸與Z軸形成的平面內，在每個平面內，以E為定點，可以得到八個y＝ax²的函數，然后把A、B、C、D、F、I、G、K坐標帶入各自的函數，得到八個a，分別是a1～a8；然后求其平均值作為糧堆體積曲線系數A；

已知糧堆在平面坐標系中滿足二次函數曲線y＝Ax²，那么糧堆體積計算

V＝∫π((1/A)*z)dz＝π/A∫zdz＝π/(2A)z²

z軸代表糧堆第二部分體積高度，由超聲波測距探頭可知；

步驟4：將步驟2和步驟3中的規則部分I的體積和非規則部分II的體積相加，即得糧堆的總體積。

8.根據權利要7所述的一種糧庫糧堆體積測量的方法，其特征在于，所述超聲波測距方法可由紅外測距方法、激光測距方法或雷達測距方法所代替。