买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：山西易联智控科技有限公司

摘要：本发明提供了一种基于激光雷达扫描数据的皮带煤量估算和智能控制方法，属于皮带机自动控制技术领域；解决了目前皮带机控制存在的转速与采掘运输效率无法自动匹配导致的能源消耗大或生产效率低的问题；包括如下步骤：将激光雷达安装在皮带运输机的机头位置并连接到网络交换机上，将井下的矿用本安控制台、皮带运输机主控制器、计算机电脑连接到网络交换机上，配置激光雷达的扫描频率；计算机电脑通过解析激光雷达上传的点云数据计算皮带运输机上的实时煤量，根据煤量大小，设计缓启动、变频调速控制策略；或根据整条皮带煤量大小，计算皮带运输机负载、电机额度功率，调整皮带速度或者连锁控制上流刮板输送机和采煤机煤量；本发明应用于皮带机。

主权项：1.基于激光雷达扫描数据的皮带煤量估算和智能控制方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：将激光雷达安装在皮带运输机的机头位置，使激光雷达的扫描头对准皮带，将激光雷达连接到网络交换机上，同时将井下的矿用本安控制台、皮带运输机主控制器、计算机电脑连接到网络交换机上，通过网络交换机实现激光雷达与计算机电脑、矿用本安控制台分别与皮带运输机主控制器、计算机电脑之间的通信；S2：使用计算机电脑配置激光雷达的扫描频率；S3：计算机电脑通过解析激光雷达上传的点云数据计算皮带运输机上的实时煤量，计算机电脑根据煤量大小，设计缓启动、变频调速控制策略方法；或根据整条皮带煤量大小，计算皮带运输机负载、电机额度功率，调整皮带速度或者连锁控制上流刮板输送机和采煤机煤量，从而控制整个皮带运输煤量；其中通过点云数据计算皮带运输机上实时煤量的步骤如下：S3.1：在皮带运输机静止时通过激光雷达采集皮带的点云数据，解析并处理雷达数据，使计算机电脑能够获取皮带运输机皮带空载时的数据图像，通过对点云数据进行低通滤波和均值滤波处理且标定皮带在二维平面上的具体位置后作为起始采样，利用多项式拟合得出空载时皮带在重力作用下的下垂弧度曲线的多项式函数；所述步骤S3.1中解析并处理雷达数据的步骤如下：计算机电脑将接收到的雷达点云数据按次序放入集合S，设激光雷达的扫描分辨率为δ，单位为°，集合中元素的下标记为i；使用迭代算法平滑激光雷达数据，处理后的数据集合记为Ski：Ski＝α×Si+1-α×Ski-1，上式中α表示最小二乘系数，当i＝1时Sk＝0；所述步骤S3.1中标定皮带在二维平面上的具体位置的步骤如下：根据笛卡尔坐标系计算出点云数据对应的笛卡尔坐标，从而得到激光雷达坐标构成集合，记为Pxi，yi，其中：xi＝cosi×δ+90×Ski；yi＝sini×δ+90×Ski；将计算得到的xi、yi构成的点坐标依次放入集合Pxi，yi中，将处理成点坐标的激光雷达点云数据通过笛卡尔坐标系图像的形式展现在计算机电脑屏幕中，形成360°的坐标图像，通过鼠标点击坐标系中圆弧边缘点标定皮带，规定雷达图中笛卡尔坐标系中心点记为l0,m0，皮带左右两侧标定坐标分别记为l1,m1，l2,m2，计算机电脑开始并计算标定皮带初始参数；通过皮带左右两侧标定坐标计算得出激光雷达扫描皮带时有效数据所在位置与坐标系y轴负半轴的夹角θ1，θ2： 计算标定皮带点数据在集合Sk中的下标k1、k2： 通过计算得到的下标取得Pxi,yi集合中的离散点；所述步骤S3.1中利用多项式拟合得出空载时皮带在重力作用下的下垂弧度曲线的多项式函数的步骤如下：设目标函数y＝fx在P集合中对应点的值为使用一个次数低于|k2-k1|-1的多项式拟合：设由最小二乘法确定函数系数a0，a1，a2...am：令求得a0，a1，a2...am，使得Qa0,a1,a2...am达到最小值，用k代表a0,a1,a2...am下标即： 表示第i个多项式中幂次为j的变量，表示第i个多项式中幂次为k的变量，需要将多个多项式拟合获得目标函数；求得皮带静止时的多项式为：fx＝a0+a1x+a2x2+…+amxm；S3.2：当皮带运输机开始运作时，激光雷达快速采集扫描样本，通过函数变换得到皮带采样处煤块的边界图形，采用积分思想，将采集的煤块图像拟合成多项式函数，与皮带空载时的多项式函数交集区间为煤块横切面，根据激光雷达扫描频率计算出切面面积，通过皮带的宽度和皮带运输机运行速度获取煤块构成立方体的体积，从而求得微小时段内带有皮带本身误差的煤量体积，累加得到一段时间内皮带上煤块的总运输量；所述步骤S3.2中计算煤块总运输量的步骤如下：皮带运输机正常运行时，通过计算机电脑与皮带运输机主控器通信获取皮带运输机当前的运行速度记为v，单位ms，激光雷达正常工作扫描负载皮带上的煤块，扫描所得点云数据通过转换为笛卡尔坐标系标准坐标，定义集合Dxi，yi，将激光雷达扫描数据更新到集合Dxi，yi中，记煤量拟合函数为Y＝gx，利用多项式拟合得出皮带运输机上煤量对应的n次多项式为：gx＝b0+b1x+b2x2+...+bnxn；由于皮带边缘固定，即根据上述公式求得两个多项式计算得到两条曲线围城曲面面积S： 计算1秒时间皮带上负载煤量记为Cs： 上式中：c为1秒时间内统计的煤量数据的次数；将1秒时间皮带上负载的煤量按时间顺序计入集合Ci中，已知皮带长度L，单位为m，已知皮带运行速度为v，集合中的元素数量为保持Ci集合中的元素数量等于元素的变化保持先进先出原则，计算出当前皮带上的总煤量Ch：

全文数据：

权利要求：

百度查询： 山西易联智控科技有限公司 基于激光雷达扫描数据的皮带煤量估算和智能控制方法