一种基于激光位移传感器的机场行李转盘传送带测速方法与流程

本发明涉及机场行李处理系统传感检测，更具体地，本发明涉及一种基于激光位移传感器的机场行李转盘传送带测速方法。

背景技术：

1、机场行李转盘是航站楼内实现行李高效输送与分拣的关键设备，其传送带通常采用倾斜搭接式结构，由多块带板以一定倾斜角度和搭接长度依次连接形成环形运转系统。传送带运行速度的精确监测直接关系到行李输送效率、设备运行安全及旅客服务体验。目前，传送带速度检测主要依赖电机编码器反馈或接触式测速装置。电机编码器通过测量驱动电机转速间接换算传送带理论速度，但该方式无法反映传送带与驱动轮之间因磨损、张紧力不足或负载变化导致的打滑现象，存在速度检测滞后与失真的风险。接触式测速装置如编码轮或测速辊需与传送带表面直接接触，在长期运行中易因机械磨损、振动及行李碰撞而失效，且对倾斜搭接式传送带表面的周期性波峰结构适应性差，测量精度易受干扰。

2、激光位移传感器作为一种非接触式测量手段，已逐步应用于工业现场的距离、位移及轮廓检测。其通过发射激光束并接收反射光信号，可高精度获取被测物体表面的距离信息，具有响应速度快、分辨率高、无需接触被测物等优点。然而，将激光位移传感器直接应用于机场行李转盘传送带测速场景时，面临倾斜搭接式传送带表面周期性波峰结构的特征提取、行李遮挡导致的数据中断、环境振动及噪声干扰等多重技术挑战。现有技术中，针对倾斜搭接式传送带表面波峰特征的识别算法尚不成熟，难以在复杂工况下稳定提取有效波峰并精确计算波峰间隔；同时，缺乏有效的行李遮挡判别与测速冻结机制，导致遮挡期间产生错误速度输出；此外，瞬时速度计算结果波动较大，平滑处理与异常值剔除策略不足，难以满足机场行李转盘对测速稳定性与可靠性的严苛要求。更为关键的是，现有测速方案未能将实测线速度与电机编码器理论速度进行有效比对，无法实现对传送带打滑故障的实时在线监测与预警。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于激光位移传感器的机场行李转盘传送带测速方法，包括：

2、将激光位移传感器垂直固定于行李转盘机架，使激光光束垂直向下照射倾斜搭接式传送带的上表面；

3、配置硬件定时单元与所述激光位移传感器采样同步触发；

4、预先标定所述倾斜搭接式传送带相邻波峰沿运动方向的物理节距；

5、所述激光位移传感器以固定采样频率连续采集距离数据，所述硬件定时单元在每个采样点完成采集时同步捕获绝对时间戳，形成带时间标签的离散距离序列；

6、根据所述距离数据判断是否存在行李遮挡，若所述距离数据持续大于量程阈值且超过单周期最大时长，则判定为行李遮挡激光光斑，冻结速度输出，在遮挡解除后自动恢复检测；若不存在行李遮挡，则对所述离散距离序列进行滑动均值滤波，得到平滑距离序列；

7、对所述平滑距离序列进行极值初判，标记波峰候选点；

8、对所述波峰候选点进行幅值校验，剔除噪声引起的伪极值；

9、对相邻有效波峰的时间间隔进行周期合法性校验，剔除不满足物理约束的误检点；

10、根据相邻有效波峰的时间戳计算时间间隔，结合所述物理节距计算瞬时线速度，对连续有效瞬时速度进行滑动平均后输出实测线速度；

11、根据所述实测线速度与电机编码器换算的理论速度的偏差进行打滑故障检测，输出报警信号。

12、进一步地，所述预先标定所述倾斜搭接式传送带相邻波峰沿运动方向的物理节距包括：

13、在所述倾斜搭接式传送带静止状态下，获取所述倾斜搭接式传送带的板长参数、倾斜角参数、搭接长度参数和板厚参数；

14、根据所述板长参数、所述倾斜角参数、所述搭接长度参数和所述板厚参数，计算相邻波峰沿运动方向的理论间距，作为所述物理节距的参考值；

15、在实际安装完成后，以所述参考值为基准，在所述倾斜搭接式传送带表面选取多个相邻波峰进行间距测量，取各次测量结果的算术平均值作为最终标定后的所述物理节距。

16、进一步地，所述根据相邻有效波峰的时间戳计算时间间隔，结合所述物理节距计算瞬时线速度之后，若所述瞬时线速度超出所述倾斜搭接式传送带的正常工作速度范围，则判定当前计算获得的所述瞬时线速度为异常值，放弃所述异常值，不更新所述实测线速度，保持上一帧有效速度作为当前输出的所述实测线速度。

17、进一步地，对所述离散距离序列进行滑动均值滤波的步骤中，滑动窗口长度为奇数；

18、所述滑动窗口长度对应的时间跨度小于单周期时长；

19、所述滑动窗口长度不小于3；

20、且所述滑动窗口长度不超过所述单周期采样点数的十分之一。

21、进一步地，对所述平滑距离序列进行极值初判包括：

22、对所述平滑距离序列做一阶差分；

23、当所述一阶差分由负变正时，标记该点为所述波峰候选点。

24、进一步地，对所述波峰候选点进行幅值校验包括：

25、设置固定高度差阈值；

26、若所述波峰候选点与相邻波谷的距离差值大于所述固定高度差阈值，则判定为有效波峰；

27、所述固定高度差阈值为所述倾斜搭接式传送带固有波峰与波谷高度差的百分之五十至百分之七十。

28、进一步地，对相邻有效波峰的时间间隔进行周期合法性校验包括：

29、根据所述物理节距和所述倾斜搭接式传送带的设计速度范围，计算相邻有效波峰时间间隔的最小允许值和最大允许值；

30、所述最小允许值为所述物理节距除以所述设计速度范围的最大值；

31、所述最大允许值为所述物理节距除以所述设计速度范围的最小值；

32、若相邻有效波峰的时间间隔落在所述最小允许值与所述最大允许值之间，则判定为合法周期。

33、进一步地，对所述平滑距离序列进行极值初判、标记波峰候选点之后，对所述波峰候选点进行幅值校验之前，还包括亚采样级波峰时刻修正：

34、以所述波峰候选点及其前后各一个相邻采样点构成插值区间；

35、采用二次多项式插值计算极值点对应的精准时刻；

36、若所述精准时刻落在所述插值区间内且所述二次多项式的二次项系数大于零，则以所述精准时刻作为所述波峰候选点的时间戳。

37、进一步地，所述根据相邻有效波峰的时间戳计算时间间隔，结合所述物理节距计算瞬时线速度，对连续有效瞬时速度进行滑动平均后输出实测线速度包括：

38、获取第m个有效周期内相邻有效波峰的时间戳，计算所述相邻有效波峰的时间间隔；

39、将所述物理节距除以所述相邻有效波峰的时间间隔，得到第m个有效周期的瞬时线速度；

40、设定滑动窗口长度为n，将连续n个有效瞬时速度存入速度滑动窗口；

41、计算所述速度滑动窗口内所有有效瞬时速度的算术平均值，作为所述实测线速度输出。

42、进一步地，所述根据所述实测线速度与电机编码器换算的理论速度的偏差进行打滑故障检测，输出报警信号包括：

43、获取电机编码器换算的所述倾斜搭接式传送带的理论速度；

44、计算所述实测线速度与所述理论速度的速度偏差；

45、若所述速度偏差持续超过打滑阈值且达到设定周期数，则判定所述倾斜搭接式传送带打滑；

46、输出打滑报警信号至转盘控制系统。

47、根据本发明的上述实施例至少具有以下有益效果：

48、1、通过将激光位移传感器垂直固定于行李转盘机架并使激光光束垂直向下照射传送带上表面，配合硬件定时单元同步捕获绝对时间戳，实现了对倾斜搭接式传送带表面周期性波峰特征的非接触式高精度采集，有效克服了接触式测速装置因机械磨损、振动及行李碰撞导致的失效问题，同时避免了电机编码器间接测速无法反映实际带速的缺陷，显著提升了测速系统的长期运行可靠性与测量真实性。

49、2、通过建立行李遮挡判别机制，在距离数据持续大于量程阈值且超过单周期最大时长时自动冻结速度输出并在遮挡解除后恢复检测，结合滑动均值滤波、幅值校验、周期合法性校验及异常值剔除等多重数据处理策略，有效解决了复杂工况下行李遮挡导致的数据中断与噪声干扰问题，确保了测速输出的连续性与稳定性，满足了机场行李转盘高频率启停及负载变化的实际运行需求。

50、3、通过将激光位移传感器实测线速度与电机编码器换算的理论速度进行实时比对，在速度偏差持续超过打滑阈值且达到设定周期数时判定传送带打滑并输出报警信号，实现了对传送带打滑故障的在线监测与早期预警，弥补了现有技术中仅依赖单一速度源无法识别传动失效的不足，为机场行李转盘控制系统的主动维护与安全运行提供了关键技术支撑。