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专利名称：筒仓3D物料扫描仪、筒仓及筒仓扫描方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411195954.2

专利申请（专利权）人：山东港口日照港集团有限公司,日照港裕廊股份有限公司
权利人地址：山东省日照市东港区黄海一路91号

专利发明（设计）人：王衍棣,卞克,陈周,贾敏,刘兆阳,季焱,李瑞松,秦建林,辛华,安鹏宇

专利摘要：本发明提供筒仓3D物料扫描仪、筒仓及筒仓扫描方法，属于物料贮存技术领域，用于对筒仓内物料分布情况进行识别。其中，筒仓3D物料扫描仪包括：内环、外环、扫描杆、仪器座、第一驱动部和第二驱动部；所述内环与外环同心，所述扫描杆一端转动连接于所述内环，另一端沿半径指向所述外环，所述第一驱动部连接在所述外环和扫描杆之间并驱动所述扫描杆沿着所述外环转动，所述仪器座悬挂于所述扫描杆并由所述第二驱动部驱动沿所述扫描杆滑动；所述扫描杆底部沿长度方向间隔设置有多个测距传感器，所述仪器座底部还设置有摄像头。本扫描仪应用于筒仓，配合筒仓扫描方法，能够获知筒仓内物料的堆积情况，且识别精度高。

主权利要求：
1.筒仓3D物料扫描仪，其特征在于，包括：
内环（1）、外环（2）、扫描杆（3）、仪器座（4）、第一驱动部（5）和第二驱动部（6）；
所述内环（1）与外环（2）同心，所述扫描杆（3）一端转动连接于所述内环（1），另一端沿半径指向所述外环（2），所述第一驱动部（5）连接在所述外环（2）和扫描杆（3）之间并驱动所述扫描杆（3）沿着所述外环（2）转动，所述仪器座（4）悬挂于所述扫描杆（3）并由所述第二驱动部（6）驱动沿所述扫描杆（3）滑动；
所述扫描杆（3）底部沿长度方向间隔设置有多个测距传感器（30），所述仪器座（4）底部还设置有摄像头（40）；
所述第二驱动部（6）包括设于所述仪器座（4）的驱动带（60）和第二驱动电机（61），所述驱动带（60）由所述第二驱动电机（61）驱动并转动，所述驱动带（60）的其中一部分与所述扫描杆（3）接触，所述驱动带（60）转动时，所述仪器座（4）相对于所述扫描杆（3）滑动；
所述仪器座（4）上，所述驱动带（60）的上方设置有悬挂座（41），所述悬挂座（41）内设置有悬挂槽（410），所述扫描杆（3）的杆体滑动连接于所述悬挂槽（410），所述扫描杆（3）的底面与所述驱动带（60）接触；
所述驱动带（60）宽度方向的两侧为驱动位（601），中间为擦拭位（602）；所述扫描杆（3）上，所述测距传感器（30）设于中部；所述驱动位（601）与扫描杆（3）的杆体对应，所述擦拭位（602）与扫描杆（3）上测距传感器（30）对应；
所述仪器座（4）上还设置有放线测距装置，包括测距体（42）、线、拉力检测器（43）和绕线电机（44），所述线的一端固接于所述测距体（42），另一端连接于所述绕线电机（44）驱动的卷线盘（45），所述绕线电机（44）控制所述测距体（42）下放的深度，所述拉力检测器（43）检测所述线中的拉力；
所述拉力检测器（43）设于所述卷线盘（45）和测距体（42）之间，所述拉力检测器（43）的检测杆末端高于所述卷线盘（45）和测距体（42）的顶部，所述线从所述拉力检测器（43）的检测杆末端经过；
所述悬挂座（41）位于所述仪器座（4）中部，所述绕线电机（44）固定于所述悬挂座（41）上的悬挂槽（410）顶部，所述扫描杆（3）上设置有横向槽（31），所述仪器座（4）沿所述扫描杆（3）滑动时，所述绕线电机（44）位于所述横向槽（31）中；
所述放线测距装置还包括贯穿轴（46）、位移丝杆（47）和放线架（48）；
所述贯穿轴（46）贯穿所述悬挂座（41）并由所述绕线电机（44）驱动，所述贯穿轴（46）垂直于所述横向槽（31）；
四根所述位移丝杆（47）分别平行设置于所述贯穿轴（46）的两端及两侧且固定安装于所述仪器座（4）本体；
两个所述放线架（48）分别设置于所述贯穿轴（46）的两侧，所述放线架（48）包括片体（481）和连接筒（482），两所述片体（481）相对设置，所述连接筒（482）连接在两个所述片体（481）之间的中部，所述连接筒（482）与所述贯穿轴（46）螺纹连接，所述片体（481）的两端部均设置有孔且分别与所述贯穿轴（46）两侧的位移丝杆（47）间隙配合，两个所述卷线盘（45）分别设置于所述放线架（48）的两端，且位于两片体（481）之间，所述卷线盘（45）与所述位移丝杆（47）螺纹连接；
所述线绕于所述卷线盘（45）且末端固定于所述卷线盘（45）。
2.如权利要求1所述的筒仓3D物料扫描仪，其特征在于，所述第一驱动部（5）包括回转滑动座（50）和第一驱动电机（51），所述回转滑动座（50）固定连接于所述扫描杆（3）上侧，所述回转滑动座（50）上设置有倒“T”形的回转槽（501），所述回转槽（501）从下到上依次为横槽部和竖槽部，所述横槽部与外环（2）滑动配合，所述竖槽部贯穿所述回转滑动座（50）顶部，所述第一驱动电机（51）壳体固定于所述回转滑动座（50），所述第一驱动电机（51）输出轴伸入所述竖槽部，轴上设有与所述外环（2）的顶面接触的驱动轮（511）。
3.如权利要求1所述的筒仓3D物料扫描仪，其特征在于：
所述测距体（42）包括测距壳（421）和配重块（422）；
所述测距壳（421）安装于所述仪器座（4）本体，且所述测距壳（421）腔体与仪器座（4）本体上的孔同心，所述配重块（422）尾端与测距壳（421）内腔通过旋转螺纹（4221）配合，所述配重块（422）头端为尖端（4222），且尖端（4222）内为腔体，腔体顶部与外界连通。
4.筒仓，其特征在于：
包括如权利要求1所述的筒仓3D物料扫描仪，还包括仓架（70）、仓体（71）和仓盖（72）；
所述仓架（70）承载所述仓体（71），所述仓盖（72）设置于所述仓体（71）顶部，所述仓盖（72）上还设置有可打开的窗口（721），所述内环（1）和外环（2）悬挂安装于所述仓盖（72）的内底面，所述仪器座（4）外形小于所述窗口（721）。
5.筒仓扫描方法，其特征在于：
采用如权利要求4所述的筒仓，包括以下步骤：
建立坐标系，指定筒仓轴线竖直向下为第一轴，且所述扫描杆（3）所在高度为第一轴的零点；指定所述扫描杆（3）轴线向外为第二轴，且所述扫描杆（3）的回转中心为第二轴的零点；指定所述扫描杆（3）的转动方向为第三轴，所述扫描杆（3）的初始角度为第三轴零点；
点位扫描步骤，所述扫描杆（3）转动到第三轴零点，所述扫描杆（3）上各个测距传感器（30）的坐标已知，开启所述扫描杆（3）上的各个测距传感器（30），各个所述测距传感器（30）检测自身距离正下方物料表面的距离数值，各个所述测距传感器（30）的第一轴坐标偏移所述距离数值得到物料表面的坐标，所述扫描杆（3）沿第三轴转动设定角度后重复以上过程，直到所述扫描杆（3）沿第三轴转动一圈并回到初始位置，得到筒仓内物料表面多个点位的坐标集合，称为点集合；
图像扫描步骤，所述扫描杆（3）转动到第三轴零点，所述仪器座（4）沿所述扫描杆（3）移动到所述扫描杆（3）中部，所述仪器座（4）底部摄像头（40）的坐标已知，所述摄像头（40）拍摄自身正下方物料表面的平面图像，所述扫描杆（3）沿第三轴转动设定角度后重复以上过程，直到所述扫描杆（3）沿第三轴转动一圈并回到初始位置，对拍摄的多张平面图像进行合并，得到筒仓内物料表面完整的平面图像，称为平面图；
可视化处理步骤，将所述点集合中的点投影到所述平面图上，将第一轴坐标值相等的点通过平滑的曲线连接成封闭的环形等高线。 说明书 : 筒仓3D物料扫描仪、筒仓及筒仓扫描方法技术领域[0001] 本发明属于物料贮存技术领域，特别是涉及筒仓3D物料扫描仪、筒仓及筒仓扫描方法。背景技术[0002] 在现代化港口运营体系中，筒仓作为大宗散货存储的关键设施，其管理效率直接影响港口整体作业流程。随着港口规模的不断扩大，筒仓数量急剧增加，对筒仓内物料分布的精确识别成为管理和调度的重要挑战。目前，业界普遍采用雷达扫描或图像识别技术来实现仓内物料的自动监测。[0003] 然而，现有雷达监测技术虽然能在一定程度上反映物料高度和分布，但高昂的设备成本和复杂的维护流程限制了其在广泛应用中的经济性。图像识别技术通过摄像头捕捉仓内画面并进行分析，虽然在直观性和可视化方面具有优势，但难以形成立体的物料分布数据，识别精度往往不够稳定。发明内容[0004] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供筒仓3D物料扫描仪、筒仓及筒仓扫描方法，用于对筒仓内物料分布情况进行识别。[0005] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供筒仓3D物料扫描仪、筒仓及筒仓扫描方法。[0006] 其中，筒仓3D物料扫描仪，包括：[0007] 内环、外环、扫描杆、仪器座、第一驱动部和第二驱动部；[0008] 所述内环与外环同心，所述扫描杆一端转动连接于所述内环，另一端沿半径指向所述外环，所述第一驱动部连接在所述外环和扫描杆之间并驱动所述扫描杆沿着所述外环转动，所述仪器座悬挂于所述扫描杆并由所述第二驱动部驱动沿所述扫描杆滑动；[0009] 所述扫描杆底部沿长度方向间隔设置有多个测距传感器，所述仪器座底部还设置有摄像头。[0010] 可选地，所述第一驱动部包括回转滑动座和第一驱动电机，所述回转滑动座固定连接于所述扫描杆上侧，所述回转滑动座上设置有倒“T”形的回转槽，所述回转槽从下到上依次为横槽部和竖槽部，所述横槽部与外环滑动配合，所述竖槽部贯穿所述回转滑动座顶部，所述第一驱动电机壳体固定于所述回转滑动座，所述第一驱动电机输出轴伸入所述竖槽部，轴上设有与所述外环的顶面接触的驱动轮。[0011] 可选地，所述第二驱动部包括设于所述仪器座的驱动带和第二驱动电机，所述驱动带由所述第二驱动电机驱动并转动，所述驱动带的其中一部分与所述扫描杆接触，所述驱动带转动时，所述仪器座相对于所述扫描杆滑动。[0012] 可选地，所述仪器座上，所述驱动带的上方设置有悬挂座，所述悬挂座内设置有悬挂槽，所述扫描杆的杆体滑动连接于所述悬挂槽，所述扫描杆的底面与所述驱动带接触。[0013] 可选地，所述驱动带宽度方向的两侧为驱动位，中间为擦拭位；所述扫描杆上，所述测距传感器设于中部；所述驱动位与扫描杆的杆体对应，所述擦拭位与扫描杆上测距传感器对应。[0014] 可选地，所述仪器座上还设置有放线测距装置，包括测距体、线、拉力检测器和绕线电机，所述线的一端固接于所述测距体，另一端连接于所述绕线电机驱动的卷线盘，所述绕线电机控制所述测距体下放的深度，所述拉力检测器检测所述线中的拉力；[0015] 所述拉力检测器设于所述卷线盘和测距体之间，所述拉力检测器的检测杆末端高于所述卷线盘和测距体的顶部，所述线从所述拉力检测器的检测杆末端经过。[0016] 可选地，所述悬挂座位于所述仪器座中部，所述绕线电机固定于所述悬挂座上的悬挂槽顶部，所述扫描杆上设置有横向槽，所述仪器座沿所述扫描杆滑动时，所述绕线电机位于所述横向槽中；[0017] 所述放线测距装置还包括贯穿轴、位移丝杆和放线架；[0018] 所述贯穿轴贯穿所述悬挂座并由所述绕线电机驱动，所述贯穿轴垂直于所述横向槽；[0019] 四根所述位移丝杆分别平行设置于所述贯穿轴的两端及两侧且固定安装于所述仪器座本体；[0020] 两个所述放线架分别设置于所述贯穿轴的两侧，所述放线架包括片体和连接筒，两所述片体相对设置，所述连接筒连接在两个所述片体之间的中部，所述连接筒与所述贯穿轴螺纹连接，所述片体的两端部均设置有孔且分别与所述贯穿轴两侧的位移丝杆间隙配合，两个所述卷线盘分别设置于所述放线架的两端，且位于两片体之间，所述卷线盘与所述位移丝杆螺纹连接；[0021] 所述线绕于所述卷线盘且末端固定于所述卷线盘。[0022] 可选地，所述测距体包括测距壳和配重块；[0023] 所述测距壳安装于所述仪器座本体，且所述测距壳腔体与仪器座本体上的孔同心，所述配重块尾端与测距壳内腔通过旋转螺纹配合，所述配重块头端为尖端，且尖端内为腔体，腔体顶部与外界连通。[0024] 其中，筒仓，包括如上所述的筒仓3D物料扫描仪，还包括仓架、仓体和仓盖；[0025] 所述仓架承载所述仓体，所述仓盖设置于所述仓体顶部，所述仓盖上还设置有可打开的窗口，所述内环和外环悬挂安装于所述仓盖的内底面，所述仪器座外形小于所述窗口。[0026] 其中，筒仓扫描方法，采用如上所述的筒仓，包括以下步骤：[0027] 建立坐标系，指定筒仓轴线竖直向下为第一轴，且所述扫描杆所在高度为第一轴的零点；指定所述扫描杆轴线向外为第二轴，且所述扫描杆的回转中心为第二轴的零点；指定所述扫描杆的转动方向为第三轴，所述扫描杆的初始角度为第三轴零点；[0028] 点位扫描步骤，所述扫描杆转动到第三轴零点，所述扫描杆上各个测距传感器的坐标已知，开启所述扫描杆上的各个测距传感器，各个所述测距传感器检测自身距离正下方物料表面的距离数值，各个所述测距传感器的第一轴坐标偏移所述距离数值得到物料表面的坐标，所述扫描杆沿第三轴转动设定角度后重复以上过程，直到所述扫描杆沿第三轴转动一圈并回到初始位置，得到筒仓内物料表面多个点位的坐标集合，称为点集合；[0029] 图像扫描步骤，所述扫描杆转动到第三轴零点，所述仪器座沿所述扫描杆移动到所述扫描杆中部，所述仪器座底部摄像头的坐标已知，所述摄像头拍摄自身正下方物料表面的平面图像，所述扫描杆沿第三轴转动设定角度后重复以上过程，直到所述扫描杆沿第三轴转动一圈并回到初始位置，对拍摄的多张平面图像进行合并，得到筒仓内物料表面完整的平面图像，称为平面图；[0030] 可视化处理步骤，将所述点集合中的点投影到所述平面图上，将第一轴坐标值相等的点通过平滑的曲线连接成封闭的环形等高线。[0031] 如上所述，本发明的筒仓3D物料扫描仪、筒仓及筒仓扫描方法，至少具有以下有益效果：[0032] 能够获知筒仓内物料的堆积情况，且识别精度高。具体来说，扫描杆间隔设置有多个测距传感器，扫描杆转动过程中，可以识别出筒仓内物料上表面多个坐标点；摄像头设置于仪器座上，能够拍摄出筒仓内物料上表面的平面图，通过平面图和带高度信息的坐标点的参数叠加，可以准确反应出筒仓内物料的堆积情况，且识别度高。附图说明[0033] 图1显示为本发明筒仓3D物料扫描仪示意图。[0034] 图2显示为本发明第一驱动部示意图。[0035] 图3显示为本发明仪器座底部示意图。[0036] 图4显示为本发明仪器座顶部示意图。[0037] 图5显示为本发明第二驱动部示意图。[0038] 图6显示为本发明测距体示意图。[0039] 图7显示为本发明筒仓示意图。[0040] 图8显示为本发明图7中A处局部放大示意图。[0041] 其中：内环1、外环2、扫描杆3、测距传感器30、横向槽31、仪器座4、摄像头40、悬挂座41、悬挂槽410、测距体42、测距壳421、配重块422、旋转螺纹4221、尖端4222、拉力检测器43、绕线电机44、卷线盘45、贯穿轴46、位移丝杆47、放线架48、片体481、连接筒482、第一驱动部5、回转滑动座50、回转槽501、第一驱动电机51、驱动轮511、第二驱动部6、驱动带60、驱动位601、擦拭位602、第二驱动电机61、仓架70、仓体71、仓盖72、窗口721。具体实施方式[0042] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。[0043] 请参阅图1至图8。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。[0044] 以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。[0045] 其中，筒仓3D物料扫描仪，如图1所示，包括：[0046] 内环1、外环2、扫描杆3、仪器座4、第一驱动部5和第二驱动部6；[0047] 内环1与外环2同心，扫描杆3一端转动连接于内环1，另一端沿半径指向外环2，第一驱动部5连接在外环2和扫描杆3之间并驱动扫描杆3沿着外环2转动，仪器座4悬挂于扫描杆3并由第二驱动部6驱动沿扫描杆3滑动；[0048] 扫描杆3底部沿长度方向间隔设置有多个测距传感器30，测距传感器30可以参阅图3，仪器座4底部还设置有摄像头40。测距传感器可以使用超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器等，其原理是通过发射特别短的光脉冲并测量此光脉冲从发射到被测物体并反射回来的时间，通过测量时间间隔来计算与被测物体之间的距离。[0049] 筒仓3D物料扫描仪的工作原理可以参阅后文扫描方法部分的介绍。简单来说，通过扫描杆上多个测距传感器可以获知扫描杆正下方仓内物料的高度分布情况，通过扫描杆的转动，可以让扫描杆覆盖筒仓全部范围，从而由测距传感器获知仓内物料整体的起伏分布情况。同时，通过扫描杆上摄像头40拍摄筒仓底部图片，将图片数据和各个点位的物料高度数据进行重叠，绘制等高线图或者高度分布云图，可以形象的展示出筒仓内物料分布情况，后文会进一步说明。在港口集群筒仓场景中，能够帮助调度中心掌握各个筒仓内物料分布情况，进行更加准确和高效的调度作业。[0050] 本实施例可参阅图2，第一驱动部5包括回转滑动座50和第一驱动电机51，回转滑动座50固定连接于扫描杆3上侧，回转滑动座50上设置有倒“T”形的回转槽501，回转槽501从下到上依次为横槽部和竖槽部，横槽部与外环2滑动配合，竖槽部贯穿回转滑动座50顶部，第一驱动电机51壳体固定于回转滑动座50，第一驱动电机51输出轴伸入竖槽部，轴上设有与外环2的顶面接触的驱动轮511。[0051] 外环2顶面的一侧与第一驱动电机51输出轴上的驱动轮511接触实现驱动，从而让扫描杆3沿着外环2转动，两者之间可以使用摩擦轮的形式驱动，也可以使用齿轮和齿条的形式驱动。在外环2顶面的另一侧，如图1所示，设置有多个固定的连接柱，连接柱通过回转槽501往上伸出，外环2通过这些连接柱悬挂安装于筒仓顶部。[0052] 上述实施例中，驱动扫描杆3绕中心轴线转动的驱动力位于扫描杆3的外端，相比于从中心处驱动扫描杆3转动，所需的驱动力更小。同时，由于筒仓中心处为进料口，内环1中心区域需要留空以供物料通过，因此中心处也不具有设置驱动装置的条件。[0053] 本实施例可参阅图4和图5，第二驱动部6包括设于仪器座4的驱动带60和第二驱动电机61，驱动带60由第二驱动电机61驱动并转动，驱动带60的其中一部分与扫描杆3接触，驱动带60转动时，仪器座4相对于扫描杆3滑动。[0054] 上述实施例中，驱动带60设置在仪器座4和扫描杆3之间，当驱动带60由第二驱动电机61驱动并转动时，将会促使仪器座4沿着扫描杆3移动。同时，扫描杆3底部的测距传感器30也会被驱动带60挡。朔乐骨60与测距传感器30产生摩擦接触，测距传感器30可以内凹设置于扫描杆3的底部。仪器座4在扫描杆3上滑动过程中，会对不同的测距传感器30起到阻挡作用，从而可以基于此判断仪器座4在扫描杆3上的位置，用于弥补通过驱动带60驱动仪器座4沿扫描杆3移动过程中位置控制精度不高的问题。[0055] 进一步地，如图4和图5所示，仪器座4上，驱动带60的上方设置有悬挂座41，悬挂座41内设置有悬挂槽410，扫描杆3的杆体滑动连接于悬挂槽410，扫描杆3的底面与驱动带60接触。悬挂槽410的两侧面与扫描杆3滑动连接，起到导向和限位的作用，可以让扫描杆3的底部与仪器座4上的驱动带60具有一个稳定的预紧接触压力，当仪器座4上的驱动带转动时，驱动带与扫描杆3之间的接触力能够驱动仪器座4平稳的移动。[0056] 再进一步地，如图5所示，驱动带60宽度方向的两侧为驱动位601，中间为擦拭位602；扫描杆3上，测距传感器30设于中部；驱动位601与扫描杆3的杆体对应，擦拭位602与扫描杆3上测距传感器30对应。[0057] 筒仓用于容纳物料，在加注物料的过程中，物料倒入筒仓可能形成粉尘，这些粉尘可能粘附于测距传感器30表面，进而影响测量精度。本实施例中，驱动带60两侧的驱动位601与扫描杆3接触形成摩擦力用于驱动，为提高稳定性，可以在驱动位601处设置近似齿一样的结构增大摩擦；而擦拭位602与测距传感器30对应，可以将擦拭位602设置为泡棉、无纺布等材料，在悬挂座41沿扫描杆3移动过程中，同时对测距传感器30进行擦拭，防止粉尘聚集在测距传感器30上影响精度。[0058] 本实施例请参阅图3?图6，仪器座4上还设置有放线测距装置，包括测距体42、线、拉力检测器43和绕线电机44，线的一端固接于测距体42，另一端连接于绕线电机44驱动的卷线盘45，绕线电机44控制测距体42下放的深度，拉力检测器43检测线中的拉力；[0059] 拉力检测器43设于卷线盘45和测距体42之间，拉力检测器43的检测杆末端高于卷线盘45和测距体42的顶部，线从拉力检测器43的检测杆末端经过，可以在检测杆末端上设置孔供线穿过防止脱出。[0060] 上述实施例中，放线测距装置的目的是利用测距体42实际测量物料高度，以补足纯扫描测量模式下的不足。具体过程如下，根据需要测量的目标位置，扫描杆3转动到相应角度，仪器座4沿扫描杆3直线移动到目标待测位置上方，然后绕线电机44转动并下放测距体42，这个过程中，如果测距体42处于悬空状态，则在拉力检测器43处，线会对拉力检测器43产生压力，拉力检测器43因而能够感知测距体42处于悬空状态。当测距体42下放到筒仓内物料表面时，物料对测距体42起到支撑作用，则在拉力检测器43处，线会失去对拉力检测器43的压力，拉力检测器43因而能够感知测距体42已经到达物料表面。此时，通过绕线电机44转动的圈数和卷线盘45的直径，可以计算出测距体42的实际下放深度，从而获知仓内物料表面的高度。[0061] 本实施例如图4?图6所示，悬挂座41位于仪器座4中部，绕线电机44固定于悬挂座41上的悬挂槽410顶部，扫描杆3上设置有横向槽31，仪器座4沿扫描杆3滑动时，绕线电机44位于横向槽31中；[0062] 放线测距装置还包括贯穿轴46、位移丝杆47和放线架48；[0063] 贯穿轴46贯穿悬挂座41并由绕线电机44驱动，贯穿轴46垂直于横向槽31；[0064] 四根位移丝杆47分别平行设置于贯穿轴46的两端及两侧且固定安装于仪器座4本体；[0065] 两个放线架48分别设置于贯穿轴46的两侧，放线架48包括片体481和连接筒482，两片体481相对设置，连接筒482连接在两个片体481之间的中部，连接筒482与贯穿轴46螺纹连接，片体481的两端部均设置有孔且分别与贯穿轴46两侧的位移丝杆47间隙配合，两个卷线盘45分别设置于放线架48的两端，且位于两片体481之间，卷线盘45与位移丝杆47螺纹连接，卷线盘45可以沿着位移丝杆47移动和转动；[0066] 线绕于卷线盘45且末端固定于卷线盘45。[0067] 上述实施例中，通过一个绕线电机44可以实现对四个测距体42的控制，从而对四个点位进行测量。主要工作原理如下：扫描杆3转动到相应角度，仪器座4沿扫描杆3直线移动到目标待测点位上方，绕线电机44转动并驱动贯穿轴46转动，由于放线架48的连接筒482与贯穿轴46螺纹连接，因而在贯穿轴46转动过程中，放线架48将会沿着贯穿轴46的轴线移动，可以将贯穿轴46两端的螺纹旋向相反设置，从而让两个放线架48相对或相背移动。[0068] 在放线架48移动过程中，会推动卷线盘45沿着位移丝杆47的轴线移动，又因为卷线盘45与位移丝杆47螺纹连接，且位移丝杆47固定设置于仪器座4本体，所以卷线盘45沿着位移丝杆47轴线移动过程中，自身会发生旋转，从而实现卷绕测距体42上的线拉高测距体42，或释放测距体42上的线下放测距体42。[0069] 上述实施例中，卷线盘45每转动一圈，自身也会沿着轴线移动一定的距离，可以将卷线盘45上的卷绕线粗细与位移丝杆47的螺距进行匹配，当卷线盘45转动一圈时，卷线盘45整体也刚好沿轴线移动一个卷绕线粗细的距离，这样在连续卷绕或者释放卷绕线的过程中，卷绕线刚好能够连续缠绕或从卷线盘45上释放，从而防止卷绕线交叠甚至缠绕卡死，影响测量效果。同时，上述设置方式，还能够确保已经下放的卷绕线、经过拉力检测器43的卷绕线，和卷绕线与卷线盘45的连接点始终处于同一个平面，防止卷绕线歪斜，影响拉力检测器43的测量准确性，进而影响筒仓内物料测量的准确性。[0070] 本实施例可参阅图6，测距体42包括测距壳421和配重块422；[0071] 测距壳421安装于仪器座4本体，且测距壳421腔体与仪器座4本体上的孔同心，配重块422尾端与测距壳421内腔通过旋转螺纹4221配合，配重块422头端为尖端4222，且尖端4222内为腔体，腔体顶部与外界连通。[0072] 配重块422使得在下放过程中，线能够被拉直，确保测量准确。初始时，配重块422尾端与测距壳421内腔通过旋转螺纹4221配合。测量时，切断绕线电机44的动力，在重力作用下，配重块422开始自由下落，并通过其尾端与测距壳421的旋转螺纹4221获得旋转运动，也即配重块422边旋转边下落，旋转能让配重块422轴线稳定且能够让尖端4222扎入底部物料中，让部分物料落入尖端4222的腔体中。随后，绕线电机44的动力开启，开始缓慢收紧卷绕线，在配重块422脱离物料表面之前，拉力检测器43将会测得较小的力，而配重块422脱离物料表面的瞬间，拉力检测器43测得的力将会变大，此时的放线长度就是距离物料表面的距离。继续卷绕提升配重块422，将可以将少量的物料样品运送到仪器座4本体处。[0073] 为了增加配重块422扎入物料中的能力，还可以如图6所示，在测距壳421内设置弹性部，在配重块422上设置螺旋叶，当拉紧配重块422的线让其处于测距壳421内的初始位置时，螺旋叶的端部压缩弹性部，当绕线电机44的动力切断时，配重块422的重力和弹性部对其的弹力促使其以更大的加速度朝向物料表面移动，螺旋叶还能增加配重块422的旋转效应，起到稳定姿态的作用，从而尖端4222能够更深入的扎进物料中，让物料落入尖端4222的腔体中，实现取样的目的。[0074] 筒仓的实施例可参阅图7和图8,包括如上的筒仓3D物料扫描仪，还包括仓架70、仓体71和仓盖72；[0075] 仓架70承载仓体71，仓盖72设置于仓体71顶部，仓盖72上还设置有可打开的窗口721，内环1和外环2悬挂安装于仓盖72的内底面，仪器座4外形小于窗口721。[0076] 仪器座4、第一驱动部5和第二驱动部6都可以经过转动和滑动运动到仓盖72的窗口721处，从而便利对装置的各个部分进行维护修理。同时，配重块422从筒仓内取回的物料样品也可以经由该窗口721取出。[0077] 本实施例为筒仓扫描方法的实施例，采用如上的筒仓，包括以下步骤：[0078] 建立坐标系，指定筒仓轴线竖直向下为第一轴，且扫描杆3所在高度为第一轴的零点；指定扫描杆3轴线向外为第二轴，且扫描杆3的回转中心为第二轴的零点；指定扫描杆3的转动方向为第三轴，扫描杆3的初始角度为第三轴零点；[0079] 点位扫描步骤，扫描杆3转动到第三轴零点，扫描杆3上各个测距传感器30的坐标已知，可以事先测得，开启扫描杆3上的各个测距传感器30，各个测距传感器30检测自身距离正下方物料表面的距离数值，各个测距传感器30的第一轴坐标偏移距离数值得到物料表面的坐标，扫描杆3沿第三轴转动设定角度后重复以上过程，设定角度作为步幅差可以按需设置，例如设置为5度，直到扫描杆3沿第三轴转动一圈并回到初始位置，得到筒仓内物料表面多个点位的坐标集合，称为点集合。上述过程中，仪器座4可以沿扫描杆3移动，从而避免挡住部分测距传感器30；[0080] 图像扫描步骤，扫描杆3转动到第三轴零点，仪器座4沿扫描杆3移动到扫描杆3中部，仪器座4底部摄像头40的坐标已知，摄像头40拍摄自身正下方物料表面的平面图像，扫描杆3沿第三轴转动设定角度后重复以上过程，直到扫描杆3沿第三轴转动一圈并回到初始位置，对拍摄的多张平面图像进行合并拼接，多张图像合并拼接方式可以参考现有技术中全景相机的原理，得到筒仓内物料表面完整的平面图像，称为平面图；[0081] 可视化处理步骤，将点集合中的点投影到平面图上，得到位于平面图上的多个点，将第一轴坐标值相等的点，也即高度值相等的点，通过平滑的曲线连接成封闭的环形等高线，可以参阅地理图册中的操作方式，得到筒仓内物料的高度分布图。也可以通过云图的方式，利用不同颜色来表示物料堆积高度，显示出筒仓内物料的堆积情况。[0082] 综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点，能够产生有益的技术效果，具有显著的进步。[0083] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

专利地区：山东

专利申请日期：2024-08-29

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN118714232B