[發明專利]基于雙目視覺的輸送帶物料重量測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 201710408959.2
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107255498B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 楊延西;管媛媛;李聽團
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01F22/00
• 分類號: G01F22/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王奇

1.一種基于雙目視覺的輸送帶物料重量測量方法，利用一種基于雙目視覺的輸送帶物料重量測量系統，其結構是：在輸送帶(9)的稱重區域起始位置設置一個前支架(6)，在終了位置設置一個后支架(10)，該起始位置設置在輸送帶(9)的一個輥輪(7)正上方，在該輥輪(7)軸端安裝有速度傳感器(8)，在起始位置的前支架(6)上安裝有激光器巴條陣列(3)，激光巴條陣列(3)為多個激光器組成的巴條形狀結構，產生相互平行的激光束垂直射向傳送帶(9)表面，落點為均勻分布的圓形光斑，采用激光巴條陣列(3)進行分布照射，產生的光束將稱重區域離散成N個小塊來計算；在終了位置的后支架(10)上安裝有兩個CCD攝像機(1)，通過調整CCD攝像機(1)的視場改變稱重區域，從開始稱重的那一刻，每隔時間Δt的物料重量進行保存，每個時間的物料重量隨時查看，并產生物料重量的報表；在前支架(6)與后支架(10)之間設置有光源(4)；上述的兩個CCD攝像機(1)、速度傳感器(8)通過各自的電纜線(2)與計算機(5)信號連接；兩個CCD攝像機(1)的視場完全覆蓋稱重區域，且兩個CCD攝像機(1)光軸平行且中線位于輸送帶(9)的縱向中心線上，

其特征在于，本方法按照以下步驟實施：

步驟1、安裝重量測量系統

盡量使兩個CCD攝像機(1)靠近物料，保持兩個CCD攝像機(1)的視場能同時覆蓋稱重區域；

步驟2、對兩個CCD攝像機(1)進行標定，標定時輸送帶(9)為空載狀態，標定具體過程是：

假定模板平面在世界坐標系Z＝0的平面上，

其中，s為尺度因子，對于齊次坐標尺度因子不會改變坐標值的，A為CCD攝像機(1)的內參數矩陣，[X Y 1]^T為模板平面上點的齊次坐標，[u v 1]^T為模板平面上點投影到圖象平面上對應點的齊次坐標，[r₁ r₂ r₃]和t分別是CCD攝像機(1)坐標系相對于世界坐標系的旋轉矩陣和平移向量，其中m的齊次坐標表示圖像平面的像素坐標[u v 1]^T，M的齊次坐標表示世界坐標系的坐標點[X Y 1]^T，令H＝A[r₁ r₂ t]：

H＝[h₁ h₂ h₃]＝λA[r₁ r₂ t]

λ為一個常數因子，H的計算是通過使提取的實際圖像坐標與計算出的圖像坐標之間的代數距離最小的過程，根據旋轉矩陣的性質，即r₁^Tr₂＝0和||r₁||＝||r₂||＝1，每幅圖像獲得以下兩個對內參數矩陣的基本約束：

由于CCD攝像機(1)有五個未知內參數，當所采集的圖像數目大于等于3時，就能夠線性唯一求解出內參數矩陣A，隨即得到相應的外參數，完成對CCD攝像機(1)的標定；

步驟3、采集并處理輸送帶(9)上物料的圖像

利用雙目測距原理求得光斑點到雙目成像機構的距離d，進一步求取被分割的不同小塊的物料高度h_i；

步驟4、計算物料的重量數據，

計算物料的重量數據具體過程是：

采用激光器巴條陣列(3)進行分布照射，產生的光束將稱重區域離散成N個小塊來計算，h_i為第i個光斑處對應的高度，i＝1,2,…,N，輸送帶(9)的寬度為u，輸送帶(9)的輸送速度為v，Δt時間內對應輸送帶(9)上物料底面積大小為S＝u×v×Δt，Δt時間內對應輸送帶(9)上物料的體積為V＝S×h，h為Δt時間內的物料高度；u_i為相鄰兩激光器間的間距，則每塊的面積為u_i×v×Δt；

測量物料的重量通過公式m＝ρ×V，其中的m為物料的重量，ρ為物料的密度，物料的體積V＝S×h；

從稱重計時開始，連續采集累加每個采樣間隔時間Δt內物料的重量為Δm，要想得到從計時開始到當前時間的物料重量m_總，則m_j為第j個采樣時間的物料重量。