[發(fā)明專利]基于條紋投影的帶式輸送機(jī)在線稱重設(shè)備的測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810517874.2
• 申請(qǐng)日: 2018-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108593062B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武福權(quán);武迎春;倪進(jìn);趙賢凌;王海東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01G11/00
• 分類號(hào): G01G11/00
• 代理公司: 北京國(guó)坤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

1.基于條紋投影的帶式輸送機(jī)在線稱重設(shè)備的測(cè)量方法，其特征在于：在線稱重設(shè)備包括機(jī)械支架系統(tǒng)(1)、條紋投影采集系統(tǒng)(2)、測(cè)速系統(tǒng)(3)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(4)；

條紋投影采集系統(tǒng)(2)包括數(shù)字光投影儀DLP(21)和CCD相機(jī)(22)；

測(cè)速系統(tǒng)(3)包括安裝在測(cè)速滾筒上的測(cè)速傳感器(31)；

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(4)包括基于正弦結(jié)構(gòu)光的實(shí)時(shí)體積檢測(cè)模塊(41)和重量計(jì)算模塊(42)；

機(jī)械支架系統(tǒng)(1)用于放置條紋投影采集系統(tǒng)(2)及布置數(shù)據(jù)傳輸線路以連接投影拍攝系統(tǒng)(2)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(4)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，條紋投影采集系統(tǒng)(2)將計(jì)算機(jī)生成的測(cè)量所需光柵像投影于被測(cè)物體表面，拍攝受物體高度調(diào)制的變形條紋圖，測(cè)速系統(tǒng)(3)測(cè)量輸料皮帶平移速度，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(4)從條紋投影采集系統(tǒng)(2)、測(cè)速系統(tǒng)(3)采集變形條紋圖像、皮帶速度等參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，向用戶輸出測(cè)量結(jié)果；

在線稱重設(shè)備的測(cè)試步驟如下：

步驟1)先以空載皮帶為投影參考面，帶式輸送機(jī)5先空載運(yùn)行，條紋投影采集系統(tǒng)2中DLP21以一定幀速度循環(huán)投影5幀正弦條紋圖于皮帶表面，該5幀正弦條紋圖由計(jì)算機(jī)編碼生成，其透過(guò)率可表示為：

其中(x′,y′)表示圖像坐標(biāo)系，a、b為常數(shù)，f為光柵頻率；

控制CCD 22同步獲取5幀變形光柵像，具體可表示為：

上式中(x,y)表示攝像系統(tǒng)坐標(biāo)系，R(x,y)表示物體表面反射率分布，A(x,y)為背景光，B(x,y)為條紋的對(duì)比度，其中表示皮帶表面條紋的相位分布，f₀為采集到的光柵像基頻，φ₀(x,y)為皮帶表面產(chǎn)生的相位調(diào)制，即皮帶“上”表面相位；

皮帶表面條紋的相位分布可通過(guò)以下公式算得：

步驟2)帶式輸送機(jī)5負(fù)載運(yùn)行，條紋投影采集系統(tǒng)2中DLP21以一定幀速度循環(huán)投影公式(A)所述的5幀正弦條紋圖于散料表面，控制CCD同步獲取的N幀變形光柵像，在某一瞬時(shí)時(shí)刻，CCD22同步獲取的5幀變形光柵像可表示為：

上式中(x,y)表示攝像系統(tǒng)坐標(biāo)系，R(x,y)表示物體表面反射率分布，A(x,y)為背景光，B(x,y)為條紋的對(duì)比度，表示散料表面變形條紋的相位分布，f₀為采集到的光柵像基頻，φ(x,y)為堆積散料表面產(chǎn)生的相位調(diào)制；

散料表面條紋的相位分布可通過(guò)以下公式算得：

散料上下表面的相位差：

散料高度分布函數(shù)h(x,y)可通過(guò)以下公式得到：

其中a(x,y)、b(x,y)、c(x,y)為系統(tǒng)參數(shù)，可通過(guò)系統(tǒng)標(biāo)定得到；

步驟3)通過(guò)攝像機(jī)標(biāo)定，將h(x,y)中的像素坐標(biāo)(x,y)轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)(X,Y),得到散料的真實(shí)高度分布h(X,Y),在被測(cè)區(qū)域D對(duì)高度函數(shù)h(X,Y)進(jìn)行二重積分即可得到被測(cè)區(qū)域D散料6的體積：

V＝∫∫_Dh(X,Y)dXdY

步驟4)結(jié)合從測(cè)速系統(tǒng)3獲取的皮帶速度v、已知的散料6堆積密度ρ和被測(cè)區(qū)域D在X方向上的長(zhǎng)度l進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)向用戶輸出被測(cè)散料6任一時(shí)刻的瞬時(shí)量Q(單位時(shí)間內(nèi)的輸送重量)，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于條紋投影的帶式輸送機(jī)在線稱重設(shè)備的測(cè)量方法，其特征在于：所述機(jī)械支架系統(tǒng)(1)包括主體支撐架(11)和投影拍攝集成盒(12)，所述主體支撐架(11)呈塔形，兩側(cè)各呈相同角度斜置一支支撐臂(111)、(112)，支撐臂(111)、(112)下布置有腳座(113)、(114)，兩支撐臂上端固定支承一矩形槽架(115)，用于放置投影拍攝集成盒(12)；

所述投影拍攝集成盒(12)底面開(kāi)有DLP開(kāi)口(121)、CCD開(kāi)口(122)方便條紋投影采集系統(tǒng)進(jìn)行投影拍攝，還開(kāi)有穿線孔(123)、(124)方便數(shù)據(jù)線及電源線路布置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于條紋投影的帶式輸送機(jī)在線稱重設(shè)備的測(cè)量方法，其特征在于：所述支撐臂(111)、(112)采用側(cè)壁開(kāi)口方管型材，方便數(shù)據(jù)線及電源線路布置。