[发明专利]一种粮库粮堆体积测量的装置及方法

权利要求书

1.一种粮库粮堆体积测量的装置，包括18个超声波测距探头、超声波控制电路、主控制板、粮库和粮堆，其特征在于：所述18个超声波测距探头包括第S超声波测距探头、第S+1超声波测距探头……和第S+N超声波测距探头，其中，N为小于等于17的正整数，所述粮库内放有粮堆，所述粮堆由规则部分Ⅰ和非规则部分Ⅱ组成，且规则部分Ⅰ设置在非规则部分Ⅱ的底部，所述第S超声波测距探头安装在粮库的后墙上，所述第S+1超声波测距探头安装在粮库的左墙上，所述第S+2超声波测距探头……和所述第S+N超声波测距探头布置在粮库的天花板上，所述超声波控制电路为18个，以第V个超声波控制电路、第V+1个超声波控制电路……和第V+M个超声波控制电路来表示，其中M为小于等于17的正整数，所述18个超声波测距探头与18个超声波控制电路一对一连接，所述18个超声波控制电路均与主控制板电连接。

2.根据权利要求1所述的一种粮库粮堆体积测量的装置，其特征在于，所述18个超声波测距探头内分别设置有超声波发射器和超声波接收器。

3.根据权利要求1所述的一种粮库粮堆体积测量的装置，其特征在于，所述18个超声波测距探头通过精密转台固定在粮库的后墙、左墙和天花板上。

4.根据权利要求3所述的一种粮库粮堆体积测量的装置，其特征在于，所述超声波测距探头可由红外测距传感器、激光测距仪或者雷达测距仪所代替。

5.根据权利要求1所述的一种粮库粮堆体积测量的装置，其特征在于，所述超声波控制电路内设置有超声波探头驱动电路、超声波返回信号处理电路、内置微处理器和控制通信电路，控制超声波测距探头发出超声波和接收超声波。

6.根据权利要求1所述的一种粮库粮堆体积测量的装置，其特征在于，所述主控制板内设置有超声波信号通信电路、微控制器、电源电路和通信电路，所述主控制板内还设置有报警电路，且报警电路与主控制板上的通信电路电连接。

7.根据权利要求1所述的一种粮库粮堆体积测量的方法，其特征在于，依据超声波测距方法，包括如下步骤：

步骤1：根据第S超声波测距探头和第S+1超声波测距探头分别测量粮库的长度和宽度，进而算出粮库的底面积；

步骤2：根据粮库天花板上16个超声波测距探头的测量，粮堆最小高度乘以底面积，即为规则部分I的体积；

步骤3：粮库内粮堆的体积测量：所述非规则部分II的测量：所述粮库天花板上的第S+2个超声波测距探头至第S+17个超声波测距探头，其中第S+2个超声波测距探头至第S+10个超声波测距探头共9个超声波测距探头的相对位置是固定的，所述9个超声波测距探头用A点、B点、C点、D点、E点、F点、G点、H点和I点，所述A点、B点、C点、D点、F点、G点、H点和I点分别与E点结合形成八个线段这九个点分别和E点结合形成八个线段(A,E)、(B,E)、(C,E)、(D,E)、(F,E)、(I,E)、(H,E)、(G,E)、和(G,E)，如果以E为原点，EF方向的直线为X轴，EB方向的直线为Y轴，经过E点且垂直XY坐标系的直线作为Z轴构建立体坐标系，那么(A,E)、(I,E)在AE方向和Z轴形成的平面内；(B,E)、(H,E)在Y轴与Z轴形成的平面内；(C,E)、(G,E)在CE方向和Z轴形成的平面内；(D,E)、(F,E)在X轴与Z轴形成的平面内，在每个平面内，以E为定点，可以得到八个y＝ax²的函数，然后把A、B、C、D、F、I、G、K坐标带入各自的函数，得到八个a，分别是a1～a8；然后求其平均值作为粮堆体积曲线系数A；

已知粮堆在平面坐标系中满足二次函数曲线y＝Ax²，那么粮堆体积计算

V＝∫π((1/A)*z)dz＝π/A∫zdz＝π/(2A)z²

z轴代表粮堆第二部分体积高度，由超声波测距探头可知；

步骤4：将步骤2和步骤3中的规则部分I的体积和非规则部分II的体积相加，即得粮堆的总体积。

8.根据权利要7所述的一种粮库粮堆体积测量的方法，其特征在于，所述超声波测距方法可由红外测距方法、激光测距方法或雷达测距方法所代替。