[發明專利]一種基于激光掃描的煙草物料貯存布料均勻性的檢測控制設備及方法

有效

• 申請號: 202110204341.0
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113003253B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 魯端峰;李嘉康;李斌;張明建;張柯;楊雨要;申玉軍;鄧國棟;王兵
• 申請（專利權）人: 中國煙草總公司鄭州煙草研究院
• 主分類號: B65G69/04
• 分類號: B65G69/04;B65G43/08;G01F1/86;A24B3/08
• 代理公司: 北京瑞恒信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11382
• 代理人: 黃慶芳

1.一種基于激光掃描的煙草物料貯存布料均勻性的檢測控制設備，包括儲柜(1)、線性激光掃描器(4)、可編程控制器(5)、信息處理計算機(6)、信息采集卡(7)、電機變頻器(8)、撥料裝置(9)、縱向步進電機(10)和橫向步進電機(11)組成，其特征在于，所述線性激光掃描器(4)設置于皮帶傳動帶上方，線性激光掃描器(4)通過信息采集卡(7)連通信息處理計算機(6)，信息處理計算機(6)連通可編程控制器(5)，可編程控制器(5)分別連通電機變頻器(8)和撥料裝置(9)；縱向步進電機(10)和橫向步進電機(11)分別連通信息采集卡(7)和電機變頻器(8)，

所述基于激光掃描的煙草物料貯存布料均勻性的檢測控制設備的方法，通過線性激光掃描器獲取實時煙草物料表面上的點云二維信息，信息處理計算機用于對采集的信息進行數據處理獲取煙絲表面三維信息和流量信息并進行可視化，通過算法得到均勻性評估，對可編程控制器發送信號；可編程控制器得到PC的流量信號，通過可編程控制器對步進電機變頻器發送不同脈沖信號進而控制電機轉速從而控制皮帶橫縱兩個方向的動作，所述方法包括

步驟1.基于流量信號的橫向步進電機的控制；

步驟2.基于橫截面物料分布的縱向步進電機的控制；

所述基于流量信號的橫向步進電機的控制，首先通過方程式獲取煙草物料流量信息，

式中，V_all為取樣時間段內物料體積，v為物料下落速度，T為取樣時間，i為第i條掃描線，α為掃描角度范圍，α_p為角度分辨率，L_i為第i條掃描線長度，L′_i為第i條掃描線基線長度；

通過激光器對物料的采集時間T_n掃描獲得一個當前流量狀態信息，通過與前一采集時間T_n-1對比，對步進電機進行變頻控制，以獲得物料穩定的流量，公式為

式中，f為步進電機脈沖頻率，d為步進電機的滾輪直徑，K為步進電機轉一圈所需要的總脈沖數，v為上式中的物料下落速度，即步進電機移動速度，

基于橫截面物料分布的縱向步進電機的控制，其中，每次橫向布料完成后，需要對縱向電機發送信號，移動特定距離后繼續進行橫向布料，通過激光掃描器獲取實時落下的煙草物料的橫截面高度信息，公式為

P_x＝sin(α_i*i)*(L_i-L_i0)

P_y＝cos(α_i*i)*(L_i-L_i0)

式中，垂直物料運動方向即橫向步進電機的移動方向為x軸，物料下落方向為y軸，其中，點(P_x,P_y)為某一時刻下煙絲橫截面任意一點，α_i為角度分辨率，L_i為空載下激光器到基線的第i條的距離，L_i0為激光器到物料的第i條的距離，v為物料運行速度，k為激光器第k次采樣，f為激光器的采集頻率，

通過實時的煙絲橫截面高度信息，獲得整個橫向流程下的物料分布情況，縱向步進電機的移動控制公式為：

式中，N為移動特定距離的脈沖數，d為步進電機的滾輪直徑，K為步進電機轉一圈所需要的總脈沖數，P_x1和P_x2為二分之一峰值處的左右橫坐標。