激光主动测距法在盘煤系统中的应用.pdf

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1、《装备制造技术)2014年第8期激光主动测距法在盘煤系统中的应用蒋宁(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)摘要：针对大型露天煤场设计了一种激光主动测距盘煤系统。对煤堆不需要进行前期整形，就可以测量出煤场的存煤量。这个系统运用了激光扫描技术，通过主动三角测距法对煤堆体积进行自动测量。先对整个区间进行划分，然后对每个区间的几个点进行测量，拟合出煤堆表面轮廓形状，求出每个区间的体积，再累加即可得到整个煤堆幻体积。给出了三角测距法的测量公式，并进行了精度分析。介绍了激光盘煤系统的组成，工作原理以及转台的设计，并进行了试验检验。通过试验证明，盘煤

2、系统结构可靠、测量精度满足使用要求。关键词：三角测距法；盘煤；激光测距；二轴转台中图分类号：TD824文献标识码：B文章编号：1672—545X(2014)08—0081—02激光测距技术出现在20世纪60年代，最早应用于航空、航天工程中嘲。随着激光技术和数字技术的发展，激光的性能得到很大的提高。由于其测量的精确度和分辨率高、抗干扰能力强等特点，逐步在测绘、工业测量、自动化控制中得到广泛的应用，给人们的生产生活带来了很大的便利。采用激光扫描技术对大型露天煤场存煤量进行自动体积测量，是图1系统结构示意图激光技术应用的新领域。它采用对煤堆不进行整形，系统结构如图1所

3、示，左肋板和右肋板固定在就可测量出煤场的存煤量。从而提高了盘点存储二轴转台传动系统的水平轴壳体上，CCD测量系统煤量的效率和精度。其工作原理是把整个煤堆划分和监视电视系统安装在左肋板上，激光发射系统安为许多底面积近似的小柱体，采用主动三角测矩法装在右肋板上。监视电视系统用于白天监视用，该摄分别测出每个柱体上几点的高度，拟合出煤堆表面像机通过三可变镜头可实现调焦、变倍、调光，使视轮廓形状，求出每个小柱体的体积，再累加即可得到场大小可变，图像更加清晰。CCD测量系统用于三角整个煤场煤堆的体积。本文介绍的激光盘煤系统方法测距。激光器共有两种：一种为YAG激光测距机；法

4、简单，精度高。可以在露天储煤场广泛推广应用。一种为半导体固体激光器，前者用于系统精度标校，其测距精度为±0．5m，后者用于三角法测距。整台仪．1系统组成及工作原理器安装在距地面100m处，同时为防风、雨系统设计了有自动升降功能的保护罩。激光盘煤系统是用来自动测量发电厂露天储煤激光盘煤系统通电后，激光发射系统发射出激场存煤量。该系统运用光机、电、计算机一体化技术，光，被测点物体反射的光被CCD测量系统接收，并进采用激光主动测距的技术。它不需要对煤堆进行前行自动扫描和数据采集，对煤场进行扫描，求出测量期整形，可以在很短的时间内方便地测出煤场的存点距离测试点的斜距、方

5、位角、俯仰角，从而计算出煤量。针对某电厂的大型露天煤场，长约350／／1，宽约煤层的高度，通过光电信号转换，采用积分算法计算160m；煤高约7m。测量装置须安装于距地面100m出煤场的储煤量。二轴转台传动系统带动激光发射高烟筒平台上，因此，这对激光盘煤测量系统提出了系统和CCD测量系统俯仰和方位范围内传动，保证相当严的要求。了对整个煤场全方位的实时监测。收稿日期：2o14—05—09作者简介：蒋宁(1973一)，女，硕士，工程师，主要从事航空遥感器结构设计工作。81EquipmentManufacturingTechnologyNo．8，2014中心通过计算图像

6、的灰度分布得到，同时通过CCD2转台的结构设计测量系统中的采集卡进行图像预处理，把背景分离得到中心坐标嗣。作为整个激光盘煤系统的工作平台，二轴转台的精度直接影响着测量的精度，所有要求二轴转台4精度分析要有很好的转动精度，刚度以及很好的耐振动和耐冲击能力，并且转动灵活舒适、安全可靠。针对这些要求，对二轴转台进行设计时，采取了以下措施。(t)采用精密轴承，保证了轴系的跳动小于5m，二轴转台装调后轴系转动舒适，晃动误差≤25。(2)转台的传动系统为步进机加蜗轮蜗杆减速ABC机构，步距角为1．5。，最大静转矩为7kg·cm，最高空图2测量几何示意图载起动频率为1800H

7、z，蜗轮速比为i=150，每一步如图2所示，D点为测量安装处，A、分别为煤相当36，直线距离相当27mm。场两端，由三角法可推出下式【]：(3)转台设计了可以三点调平机构，转盘上安装了校准机构，通过校准机构可以检查转台是否调平。H，H=(2)三个支撑件用螺栓固定在基座上，锁紧机构保证了取1=14。，=63。，A=O．02。转台调平的稳定性，长久保持不变。△R／R=0．01，则有(4)转台的高低转动范围为7O。，方位转动范围f0．01Ot=14。为116。，都设计了限位机构，并能缓和冲击，还设有△删f0．01：：63。断电开关，保证仪器的安全。而△=<100m。o

8、om3测量原理对最远点=