CN109917416B - 一种水泥堆料建模***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建模技术领域，提供了一种水泥堆料的建模***及方法，方法包括如下步骤：S1、建立堆场坐标系及雷达坐标系，S2、在堆料i的下料过程中，激光雷达一及激光雷达二实时获取最外层的堆料i及堆料i‑1在激光雷达坐标系下的点云数据，并发送至PLC控制器；S3、PLC控制器基于定位装置检测及倾角仪的检测数据来确定激光雷达中心在堆料坐标系中的位置，同时将堆料i及堆料i‑1在激光雷达坐标系中的点云数据转成到堆料坐标系下，即建立堆料三维模型。本发明通过对各层料堆进行三维建模，可以精确计算各取料断面的材料信息，对优化配矿***进行反馈控制。
Description
技术领域
本发明属于建模技术领域，提供了一种水泥堆料建模***及方法。
背景技术
海螺石灰石矿山的品位控制一直以来是矿山生产的关键环节，品位控制的好坏制约着产品的品质。配矿调度的主要依据是堆场“堆料段成分指标”，如果矿山只用在线分析仪进行成分分析，难以进行精确控制及合理调度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种水泥堆料建模方法，对料堆分布进行三维数字模型化，便于对堆料的精准控制及合理调度。
为了实现上述目的，一种水泥堆料建模***，水泥堆料通过堆料机传输至堆料场，堆料机包括：悬臂、及垂直于悬臂设置的固定臂，悬臂的自由端设有下料孔，悬臂与固定臂之间通过转轴连接，转轴与行走机构连接，行走机构沿设定的轨道行走，水泥堆料建模***包括：
设于行走机构上的定位装置；
设于横臂上的倾角仪；
设于放料孔两侧的激光雷达一及激光雷达二；
与定位装置，倾角仪、激光雷达一及激光雷达二连接的PLC控制器，PLC控制器与上位机通讯。
本发明是这样实现的，一种水泥堆料建模方法，所述方法包括如下步骤：
S1、建立堆场坐标系及雷达坐标系，
S2、在堆料i的下料过程中，激光雷达一及激光雷达二实时获取最外层的堆料i及堆料i-1在激光雷达坐标系下的点云数据，并发送至PLC控制器；
S3、PLC控制器基于定位装置检测及倾角仪的检测数据来确定激光雷达中心在堆料坐标系中的位置，同时将堆料i及堆料i-1在激光雷达坐标系中的点云数据转成到堆料坐标系下，即建立堆料三维模型。
进一步的，堆料坐标系的建立方法具体如下：
由堆料的起始端向轨道引垂线，垂线与轨道的交点作为堆料坐标系的坐标系原点O0，沿堆料方向延伸的垂线作为堆料坐标系的X0轴，将堆料的延伸方向为堆料坐标系的Y0轴，堆料坐标系的Z0轴与X0轴、Y0轴垂直。
进一步的，雷达坐标系的建立方法具体如下：
以雷达中心作为雷达坐标系的原点O1，将激光束的传播方向为雷达坐标系的Z1轴，Y1轴与Y0轴反向平行，X1轴与Z1轴及Y1轴垂直。
进一步的，步骤S3具体包括如下步骤：
建立中间坐标系，中间坐标系是以雷达中心作为原点O2，Z2轴及X2轴分别与Z0轴与X0轴反向平行，Y2轴与Y0轴同向平行；
将堆料i及堆料i-1在激光雷达坐标系下的点云数据经中间坐标系转换至堆料坐标系。
进一步的，不同层的堆料采用不同的颜色进行标识。
本发明对各层料堆建立三维建模，可以精确计算各取料断面的材料信息，对优化配矿***进行反馈控制。
附图说明
图1为本发明实施例提供的水泥堆料建模***的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的水泥堆料建模方法流程图；
1.悬臂、2.固定臂、3.轨道、4.行走机构、5.第一激光雷达、6.第二激光雷达、7.水泥堆料。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的水泥堆料建模***的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。
水泥堆料7通过堆料机传输至堆料场，堆料机包括：悬臂1、及垂直于悬臂1设置的固定臂2，悬臂1的自由端设有放料孔，悬臂1与固定臂2之间通过转轴连接，转轴与行走机构4连接，行走机构4沿设定的轨道3行走，水泥堆料建模***包括：
设于行走机构上的定位装置；
设于横臂上的倾角仪；
设于放料孔两侧的激光雷达一5及激光雷达二6；
与定位装置，倾角仪、激光雷达一及激光雷达二通讯连接的PLC控制器，PLC控制器与上位机通讯。
图2为本发明实施例提供的水泥堆料建模方法流程图，该方法具体包括如下步骤：
S1、建立堆场坐标系及雷达坐标系；
堆料坐标系建立方法如下：
由堆料的起始端向轨道引垂线，垂线与轨道的交点作为堆料坐标系的坐标系原点O0，沿堆料方向延伸的垂线为堆料坐标系的X0轴，堆料的延伸方向为堆料坐标系的Y0轴，Z0轴与X0轴、Y0轴垂直，如图1中的O0所示。
雷达坐标系的建立方法如下：
以雷达中心作为雷达坐标系的原点O1，激光束的传播方向为Z1轴，Y1轴与Y0轴反向平行，X1轴与Z1轴及Y1轴垂直；
S2、在堆料i下料过程中，激光雷达一及激光雷达二实时获取最外层的堆料i及堆料i-1在激光雷达坐标系下的点云数据，并发送至PLC控制器；
在本发明实施例中，堆料的悬臂在堆料场作往返反运动，用于将目标材料成层的下至堆料场，假定堆料机当前正在将第i层堆料(称为堆料i)覆盖至堆料场，激光雷达一及激光雷达二中的一个激光雷达位于出料口的行驶后方，用于采集堆料场最外层堆料i在激光雷达坐标系下的点云数据，一个激光雷达位于出料口的行驶前方，用于采集堆料场最外层堆料i-1(第i-1层堆料)在激光雷达坐标系下的点云数据。
S3、PLC控制器基于定位装置检测及倾角仪的检测数据来确定激光雷达中心在堆料坐标系中的位置，同时将堆料i及堆料i-1在激光雷达坐标系中的点云数据转成到堆料坐标系下，即建立堆料三维模型。
在本发明实施例中，定位装置用于检测悬臂在Y0方向的移动距离，倾角仪用于检测悬臂自由端的倾角，基于上述倾角可以获知悬臂自由端在Z0方向偏离悬臂固定端的距离，基于悬臂固定端距堆料场的高度即可获知悬臂自由端距离堆料场的高度，即悬臂自由端在Z0方向上的高度，由于悬臂的长度不变，因此，认定悬臂自由端在X0方向上的距离始终相同。
在本发明实施例中，由于激光雷达不是垂直于地面安装，存在一定的倾角，一般为15°，因此，为了简化雷达坐标系到堆料坐标系的转换关系，引入中间坐标系，中间坐标系是以雷达中心作为原点O2，Z2轴及X2轴分别与Z0轴与X0轴反向平行，Y2轴与Y0轴同向平行，将堆料i及堆料i-1在激光雷达坐标系下的点云数据经中间坐标系转换至堆料坐标系。
在本发明实施例中，不同层的堆料采用不同的颜色进行标识。
本发明对各层料堆建立三维建模，可以精确计算各取料断面的品位信息，对优化配矿***进行反馈控制。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于水泥堆料建模***的水泥建模方法，水泥堆料通过堆料机传输至堆料场，堆料机包括：悬臂、及垂直于悬臂设置的固定臂，悬臂的自由端处设有下料孔，悬臂与固定臂之间通过转轴连接，转轴与行走机构连接，行走机构沿设定的轨道行走，其特征在于，水泥堆料建模***包括：设于行走机构上的定位装置；设于横臂上的倾角仪；设于放料孔两侧的激光雷达一及激光雷达二；与定位装置，倾角仪、激光雷达一及激光雷达二连接的PLC控制器，PLC控制器与上位机通讯；基于所述水泥堆料建模***的水泥堆料建模方法包括如下步骤：
S1、建立堆料坐标系及雷达坐标系，
S2、在堆料i的下料过程中，激光雷达一及激光雷达二实时获取最外层的堆料i及堆料i-1在雷达坐标系下的点云数据，并发送至PLC控制器；
S3、PLC控制器基于定位装置及倾角仪的数据来确定激光雷达中心在堆料坐标系中的位置，同时将堆料i及堆料i-1在雷达坐标系中的点云数据转成到堆料坐标系下，即建立堆料三维模型。
2.如权利要求1所述基于水泥堆料建模***的水泥建模方法，其特征在于，堆料坐标系的建立方法具体如下：
由堆料的起始端向轨道引垂线，垂线与轨道的交点作为堆料坐标系的坐标系原点O0，沿堆料方向延伸的垂线作为堆料坐标系的X0轴，将堆料的延伸方向为堆料坐标系的Y0轴，堆料坐标系的Z0轴与X0轴、Y0轴垂直。
3.如权利要求2所述基于水泥堆料建模***的水泥建模方法，其特征在于，雷达坐标系的建立方法具体如下：
以雷达中心作为雷达坐标系的原点O1，将激光束的传播方向为雷达坐标系的Z1轴，Y1轴与Y0轴反向平行，X1轴与Z1轴及Y1轴垂直。
4.如权利要求2所述基于水泥堆料建模***的水泥建模方法，其特征在于，步骤S3具体包括如下步骤：
建立中间坐标系，中间坐标系是以雷达中心作为原点O2，Z2轴及X2轴分别与Z0轴与X0轴反向平行，Y2轴与Y0轴同向平行；
将堆料i及堆料i-1在雷达坐标系下的点云数据经中间坐标系转换至堆料坐标系。
5.如权利要求2至4任一权利要求所述基于水泥堆料建模***的水泥建模方法，其特征在于，不同层的堆料采用不同的颜色进行标识。
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