[发明专利]一种料仓内物料体积实时测量方法

说明书

本发明涉及一种料仓内物料体积实时测量方法，属于物料储存领域。该方法为：在目标料仓外侧或上方安装激光雷达设备，实时扫描获取目标料仓内物料表面的三维激光点云，与料仓三维模型进行自动刚体变换配准，实现点云和料仓的坐标系统一。对料仓进行任意分区，基于点云和模型计算各分区内物料体积，之和即为料仓内物料的当前体积，连续测量获得按时间序列的实时各分区体积和对应的总体积。统计一个时间段实时数据，计算物料的密度。计算结果通过通讯上传上位机，每个分区根据出料装置的运动时刻，测得出料动作前后的各分区体积变化值，从实时体积变化值修正出料需求，从而修正出料速度。

技术领域

本发明属于物料储存领域，涉及一种料仓内物料体积实时测量方法。

背景技术

目前，由于垃圾性质复杂的本质原因，垃圾焚烧系统的出料系统不能给垃圾焚烧系统均匀送料，造成了后续工艺不稳定，例如焚烧系统的燃烧不稳定、燃烧效率低、锅炉负荷不稳定及污染物排放增加、人工干预程度高、难以实现自动化操作的问题，因此，需要垃圾出料系统能够均匀出料，并且实时精准计量出料量，以解决上述问题，实现垃圾焚烧的自动、清洁焚烧、高效的能源转化和利用。

但是，由于垃圾是极其混杂的混合物料，堆积形状复杂，目前尚无能够直接获取高精度的垃圾表面形状，进而保证准确测算目标料仓内垃圾体积量的方法，且垃圾坑内是有腐蚀性和可燃性气体、含灰尘量大、人员不轻易进入的空间，目前尚无保证设备在恶劣环境下能长期安全稳定运行的保护装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种料仓内物料体积实时测量方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种料仓内物料体积实时测量方法，该方法包括以下步骤：

S1：基于目标料仓设计图纸尺寸构建目标料仓内表面三维模型，对模型进行任意分区；

S2：在目标料仓外侧和上方安装激光雷达设备，实时扫描获取目标料仓内物料表面的三维激光点云；

S3：获取的三维激光点云与目标料仓三维模型进行自动刚体变换配准，将三维激光点云坐标转换成目标料仓三维模型坐标，实现坐标系统一；

S4：根据目标料仓三维模型空间范围自动去除目标料仓外激光点云，得到目标料仓各分区对应的物料表面激光点云，基于积分原理计算各分区内物料的体积，之和为整个目标料仓内物料的当前体积，连续测量获得按时间序列的实时各分区体积和对应的总体积；

S5：统计一个时间段实时数据，计算物料的密度；

S6：计算结果通过通讯上传上位机，每个分区根据出料装置的运动时刻，测得出料动作前后的各分区体积变化值，从实时体积变化值修正出料需求，从而修正出料速度；

S7：根据各个区域体积的绝对值，向给料系统发出补料区域信号。

可选的，所述目标料仓三维模型的朝向与目标料仓的实际安装朝向一致，即目标料仓上沿口水平朝上摆放，上面给料，下面出料。

可选的，所述S1中，激光雷达的扫描范围覆盖整个目标料仓上沿口。

可选的，所述S2中，激光点云与目标料仓三维模型配准后，激光雷达将实时扫描和展示料仓内物料表面的轮廓，形成激光点云。

可选的，所述S3中，激光点云与目标料仓模型的刚性变换配准，计算过程如下：

激光点云通过旋转和平移的刚性变换与目标料仓模型自动匹配，激光雷达坐标系ω到目标料仓模型坐标系c的转换，朝向由旋转矩阵R表示，位置则由平移矩阵T表示，即：P_c＝R·P_w+T，其中，旋转矩阵平移矩阵