[发明专利]一种激光盘煤装置及盘煤方法

权利要求书

1.一种激光盘煤装置，其特征在于，包括：

导轨(3)，其安装于堆取料机前臂(2)上，且平行于所述堆取料机前臂(2)，所述堆取料机前臂(2)通过回转机构A水平转动；所述导轨(3)的两端分别固定有限位开关，所述导轨(3)的一端固定有测距传感器；

智能巡回车，其安装在所述导轨(3)上并沿导轨(3)移动，所述智能巡回车上设有云台(1)，所述云台(1)上固定安装有激光测距装置和角度传感器；所述云台(1)通过回转机构B绕水平线转动；

上位机，用于控制所述智能巡回车的移动；

后台计算机，用于接收测量参数并计算得到堆煤量。

2.根据权利要求1所述的激光盘煤装置，其特征在于，所述智能巡回车上的云台(1)上还设有角度控制器。

3.根据权利要求1所述的激光盘煤装置，其特征在于，测量参数包括智能巡回车的位移、堆取料机前臂(2)的旋转角度、云台(1)的旋转角度和激光发送端到扫描点的距离。

4.使用以上任一项权利要求所述的激光盘煤装置盘煤的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采集数据：

步骤1.1，以智能巡回车起始点竖直向下与水平面的交点为坐标原点，沿导轨方向为x轴方向，以右手法则建立空间直角坐标系；

智能巡回车位移距离为t处时，所述云台上的激光扫描的最大角度为α，

a=arctandH-l]]>

d=r2-(t+L1)2]]>

其中，r为圆形煤场半径，H为堆取料机前臂高度，l为云台上的激光发送端到导轨的长度，L₁为智能巡回车起始点到堆取料机立柱的水平距离；

激光扫描到P点(x,y,z)时，所述云台与竖直方向的夹角为β，智能巡回车位移为t，激光发送端距离P点为s，L为导轨长度，堆取料机前臂旋转角度为0时：

x＝t

y＝s·sinβ

z＝H-l-s·cosβ

其中，

t≤L

β≤α

当堆取料机前臂旋转角度为θ时：

x＝t·cosθ-s·sinβ·sinθ-L₁·(1-cosθ)

0≤θ＜360°

y＝t·sinθ+s·sinβ·cosθ+L₁·sinθ

z＝H-l-s·cosβ β≤α

由堆取料机前臂旋转角度θ、云台与竖直方向的夹角β、智能巡回车位移t、激光发送端到P点距离s，确定圆形煤场内任意点的空间坐标；

步骤1.2，智能巡回车沿x轴从0以等间距运动、停止到L，再从L以等间距运动、停止到0，循环进行横向扫描；扫描前，将云台偏转到角度-α，智能巡回车停止时，所述云台以定值ω旋转，云台上激光从-α～α进行一次纵向扫描，智能巡回车第二次停止时，云台上激光从α～-α再进行一次纵向扫描，循环进行纵向扫描；堆取料机前臂处于θ角度完成横向扫描后，以等间隔角度旋转后再进行横向扫描和纵向扫描，完成360°的旋转后，获得整个煤场的采样数据点；

步骤2，处理数据：

步骤2.1，以数据块的形式对数据进行存储和操作，一次纵向扫描数据存储为一行，一次横向扫描数据存储为一帧；一次纵向描数据n个点，一帧数据m行，第一行所扫描到的数据为a₁₁,a₁₂,a₁₃...a_1n，第i行扫描的有效数据个数为int(α/ω)，其中，α为第i行扫描的最大角度，int(α/ω)不大于n；

数据处理从a₁₁开始沿两边扩展，取与之相邻两点做平面即a₁₁,a₁₂,a₂₁，这三点所连成的线为平面边界，然后取依次a₁₂,a₁₃,a₂₂；a₁₃,a₁₄,a₂₃...a_ij,a_ij+1,a_i+1j，直至全部点数完成；

步骤2.2，通过后台计算机完成上述数据处理，获取煤场的3D图形；

步骤2.3，根据所获取的煤场3D图形，进行积分运算，获取煤场的堆煤量体积，再乘以样值煤密度，得到煤场总的堆煤量。