專利名稱：一種新型煤炭運輸量測量裝置和測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于在線檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種新型煤炭運輸量測量的測量裝置和測
量方法。
背景技術(shù)：
我國是以煤炭為主要能源的國家，是目前世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國。由于我國煤炭品種繁雜且質(zhì)量不均，所以存在供煤質(zhì)量與鍋爐、窯爐用煤要求不符的難題，致使我國燃煤效率低、污染嚴重。為改變這一現(xiàn)狀，就需發(fā)展動力配煤技術(shù)。動力配煤是指通過將不同類別、不同品質(zhì)的煤炭經(jīng)過篩選、破碎和按比例配合等的過程，改變其原本的物理特性和燃燒特性，使之達到煤質(zhì)互補的目的，使得煤質(zhì)最大程度上符合燃煤設(shè)備的要求，提高燃煤效率，同時減少污染物的排放。在確定配煤比例時，需要精確測量得到煤炭的質(zhì)量。目前工業(yè)上應用較為廣泛的是通過電子膠帶秤測量得到相應質(zhì)量的煤炭。但是通過此方法得到的煤炭重量值存在較大誤差，精確度低，電子膠帶秤造價昂貴，易出現(xiàn)故障，后期維護復雜，需停機維修，嚴重影響工作效率；此外，電子秤每年均需進行校準，在工業(yè)生產(chǎn)中多有不便。為此我們提出了一種新型煤炭運輸量測量裝置和測量方法，可實現(xiàn)非接觸式動態(tài)實時測量。本發(fā)明裝置采用非接觸式檢測方法，不會對煤炭傳送系統(tǒng)造成影響；利用圖像處理技術(shù)針對激光的變化信息進行采集處理，可以實現(xiàn)對煤炭運輸量的實時精確的測量；由于采用常規(guī)機械及電器零部件，所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，易于維修，不僅適用于煤炭運輸量測量，也適應于其他傳送帶生產(chǎn)線中；采用線性激光器掃描避免了光的散射問題，其良好的透射性保證在惡劣的作業(yè)環(huán)境中正常工作，不易受到天氣、亮度等外界環(huán)境的影響，大大提聞其在工業(yè)生廣中的應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)非接觸式動態(tài)實時測量煤炭的運輸量，通過圖像處理的方法得到煤炭的體積信息，然后計算得到其質(zhì)量。該檢測裝置不僅結(jié)構(gòu)簡單，易于維修，而且測量精度高，不易受外界環(huán)境影響。本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案:—種新型煤炭運輸量測量裝置，包括圖像采集裝置和計算機處理系統(tǒng)。其中圖像采集裝置包括兩個固定橫梁、線性激光器和工業(yè)攝像頭，其中兩個平行的橫梁固定在凹形槽傳送帶正上方，二者相距一定距離，線性激光器垂直固定在一個橫梁上，工業(yè)攝像頭固定在另一個橫梁上，并在與橫梁垂直的方向上可實現(xiàn)10 20度的角度調(diào)整，方向均朝向凹形槽傳送帶內(nèi)。上述計算機處理系統(tǒng)控制線性激光器和工業(yè)攝像頭，并對所述工業(yè)攝像頭采集到的激光線信息進行后處理。一種新型煤炭運輸量測量方法，以上述新型煤炭運輸量測量裝置為基礎(chǔ)，包括以下步驟:
工業(yè)攝像頭定標:首先凹形槽傳送帶上不放置煤炭，線性激光器垂直照射凹形槽傳送帶，采集此時的初始激光線信息，得到一條高亮度凹形曲線，并將此信息輸入計算機處理系統(tǒng)；圖像采集:在凹形槽傳送帶上放置一定量的煤炭，并以一固定速度V保持勻速運輸，線性激光器仍垂直照射凹形槽傳送帶，實時采集此時表征傳送帶上煤炭形狀的激光線信息，得到一條高亮度凸形曲線，與初始的凹形曲線組成一個閉合曲面，并將此信息輸入計算機處理系統(tǒng)；圖像處理:采用分割處理的圖像處理方法得到由上述兩條激光線構(gòu)成的閉合曲面的面積S ;由于已知凹形槽傳送帶的工作速度V，則在一定時間t內(nèi)，凹形槽傳送帶的運輸路程L = Vt,再由V = SL可計算得到時間t內(nèi)凹形槽傳送帶運輸?shù)拿禾矿w積?？紤]到傳送帶上傳輸?shù)拿禾坎煌瑫r刻的形狀存在較大區(qū)別，所以時間t需取一較小值，以近似實時得到每一時刻對應的表征煤炭形狀的激光線，再根據(jù)積分算法精確得到傳輸煤炭的總體積V。工業(yè)生產(chǎn)中煤炭的密度一般為一個定值P，根據(jù)公式M= P V即可得到運輸?shù)拿禾康膶嶋H質(zhì)量M。本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明裝置采用非接觸式檢測方法，不會對煤炭傳送系統(tǒng)造成影響。利用圖像處理技術(shù)針對激光的變化信息進行采集處理，改善了電子膠帶秤測量誤差大的問題，可以實現(xiàn)對煤炭運輸量的實時精確的測量。由于采用常規(guī)機械及電器零部件，所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，且易于維修，不僅適用于煤炭運輸量測量，也適應于其他傳送帶生產(chǎn)線中。此外，采用線性激光器掃描避免了光的散射問題，其功率很高且隨距離的增加衰減較小，保證在惡劣的作業(yè)環(huán)境中正常工作，不易受到天氣、亮度等外界環(huán)境的影響，可廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；其中:1.固定橫梁、2.固定橫梁、3.線性激光器、4.計算機處理系統(tǒng)、5.工業(yè)攝像頭。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一實施例進一步描述。參照圖1，固定橫梁I和固定橫梁2分別固定在凹形槽傳送帶上，二者相距一定距離，以保證工業(yè)攝像頭5可以接收到線性激光器3照射在凹形槽傳送帶上的光束信息。線性激光器3固定在固定橫梁I的中央位置處，方向為垂直照射凹形槽傳送帶，其照射范圍不小于凹形槽傳送帶的寬度，以保證凹形槽傳送帶在工作過程中運輸?shù)拿禾咳靠梢越邮盏骄€性激光器3的照射；工業(yè)攝像頭5固定在固定橫梁2的中央位置處，并在與橫梁垂直的方向上可實現(xiàn)10 20度的角度調(diào)整，方向朝向凹形槽傳送帶，保證可以完全接收到線性激光器3照射在凹形槽傳送帶上的光束，從而得到運輸?shù)拿禾繄D像信息。計算機處理系統(tǒng)4與線性激光器3和工業(yè)攝像頭5相連接，控制線性激光器3和工業(yè)攝像頭5的工作狀態(tài)，并對工業(yè)攝像頭5采集到的圖像信息進行后期處理。本裝置的工作方式為:
首先對工業(yè)攝像頭進行定標，具體為凹形槽傳送帶上初始狀態(tài)時為空運行狀態(tài)，不放置任何待運輸物。此時線性激光器垂直照射在傳送帶上，采集初始激光線圖像信息，并將此信息輸入計算機處理系統(tǒng)。然后使凹形槽傳送帶處于正常工作狀態(tài)，即以一定的速度V勻速運輸煤炭，此時線性激光器垂直照射凹形槽傳送帶上運輸?shù)拿禾?，實時采集激光線圖像信息，并將此信息輸入計算機處理系統(tǒng)，此時可以得到由上述兩條激光線構(gòu)成的一個閉合曲面。利用圖像處理方法容易計算得到該閉合曲面的面積S。由于已知凹形槽傳送帶的工作速度V,則在一定時間t內(nèi)，凹形槽傳送帶的傳輸路程L = vt,再由V = SL可計算得到時間t內(nèi)凹形槽傳送帶運輸?shù)拿禾矿w積?？紤]到傳送帶上傳輸?shù)拿禾坎煌瑫r刻的形狀存在較大區(qū)別，所以時間t需取一較小值，以近似實時得到每一時刻對應的表征煤炭形狀的激光線，再根據(jù)積分算法精確得到傳輸煤炭的總體積V。工業(yè)生產(chǎn)中煤炭的密度P —般為一個定值，根據(jù)公式M= P V即可得到運輸?shù)拿禾康膶嶋H質(zhì)量M，從而得到其運輸量。
權(quán)利要求
1.一種新型煤炭運輸量測量裝置，其特征在于，包括圖像采集裝置和計算機處理系統(tǒng)，所述的圖像采集裝置包括兩個固定橫梁、線性激光器和工業(yè)攝像頭，其中兩個平行的橫梁固定在凹形槽傳送帶正上方，二者相距一定距離，線性激光器垂直固定在一個橫梁上，工業(yè)攝像頭固定在另一個橫梁上，并在與橫梁垂直的方向上可實現(xiàn)10 20度的角度調(diào)整，方向均朝向凹形槽傳送帶內(nèi)；所述的計算機處理系統(tǒng)控制線性激光器和工業(yè)攝像頭，并對所述工業(yè)攝像頭采集到的激光線信息進行后處理。
2.一種新型煤炭運輸量測量方法，以上述新型煤炭運輸量測量裝置為基礎(chǔ)，其特征在于，包括以下步驟: 工業(yè)攝像頭定標:首先凹形槽傳送帶上不放置煤炭，線性激光器垂直照射凹形槽傳送帶，采集此時的初始激光線信息，得到一條高亮度凹形曲線，并將此信息輸入計算機處理系統(tǒng)； 圖像采集:在凹形槽傳送帶上放置一定量的煤炭，并以一固定速度V保持勻速運輸，線性激光器仍垂直照射凹形槽傳送帶，實時采集此時表征傳送帶上煤炭形狀的激光線信息，得到一條高亮度凸形曲線，與初始的凹形曲線組成一個閉合曲面，并將此信息輸入計算機處理系統(tǒng)； 圖像處理:采用分割處理的圖像處理方法得到由上述兩條激光線構(gòu)成的閉合曲面的面積S ;由于已知凹形槽傳送帶的工作速度V，則在一定時間t內(nèi)，凹形槽傳送帶的運輸路程L=vt,再由V = SL可計算得到時間t內(nèi)凹形槽傳送帶運輸?shù)拿禾矿w積；考慮到傳送帶上傳輸?shù)拿禾坎煌瑫r刻的形狀存在較大區(qū)別，所以時間t需取一較小值，以近似實時得到每一時刻對應的表征煤炭形狀的激光線，再根據(jù)積分算法精確得到傳輸煤炭的總體積V ;工業(yè)生產(chǎn)中煤炭的密度P —般為一個定值，根據(jù)公式M= P V即可得到運輸?shù)拿禾康膶嶋H質(zhì)量Mo
全文摘要
本發(fā)明公開一種新型煤炭運輸量測量裝置和測量方法，包括圖像采集裝置和計算機處理系統(tǒng)。其中圖像采集裝置包括兩個橫梁、線性激光器和工業(yè)攝像頭，兩個橫梁相距一定距離平行固定在在凹形槽傳送帶正上方，線性激光器與工業(yè)攝像頭分別固定在兩個橫梁上，方向均朝向凹形槽傳送帶內(nèi)，以實時采集表征傳送帶上煤炭形狀的激光線信息；計算機處理系統(tǒng)對此激光線信息進行后處理，利用相應的算法計算得到時間t內(nèi)凹形槽傳送帶運輸?shù)拿禾矿w積。本發(fā)明裝置可實現(xiàn)對煤炭運輸量的非接觸式動態(tài)實時測量，不會對煤炭傳輸系統(tǒng)造成影響，測量精度高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，并且可在惡劣的作業(yè)環(huán)境中正常工作，在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應用。
文檔編號G01G11/00GK103090936SQ20131002722
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者趙春柳, 牛犖, 于棟友 申請人:中國計量學院