[發(fā)明專利]一種基于圖像的谷物流量測量裝置及測量方法

有效

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• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN109931998B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉成良;張偉;雷軍波;陶建峰;楊剛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 北京中政聯(lián)科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

1.一種基于圖像的谷物流量測量裝置，其特征在于，包括：控制組件和設(shè)置于谷物升運器的旁側(cè)的激光發(fā)射組件(1)、激光接收組件(2)、光發(fā)生組件(3)和圖像采集組件(4)；

所述激光發(fā)射組件(1)，用于發(fā)射激光；

所述激光接收組件(2)，與所述激光發(fā)射組件(1)設(shè)置在所述谷物升運器相對的兩側(cè)，且與所述激光發(fā)射組件(1)的位置對應(yīng)，用于接收所述激光發(fā)射組件(1)發(fā)射的激光，以及當所述激光接收組件(1)未接收到發(fā)射的激光時，發(fā)送圖像采集信號至所述圖像采集組件(4)；

所述光發(fā)生組件(3)，用于發(fā)射光束，且當所述谷物升運器上的谷物移動至與所述圖像采集組件(4)對應(yīng)的位置處，沿所述谷物底邊的中心點至所述谷物頂邊的中心點在所述谷物上形成標識光束；

所述圖像采集組件(4)，與所述光發(fā)生組件(3)設(shè)置在所述谷物升運器的同一側(cè)，用于在接收到所述圖像采集信號時，獲取谷物圖像，所述谷物圖像包括谷物的側(cè)面圖像和所述標識光束；

所述控制組件，用于將所述標識光束的長度輸入谷物質(zhì)量模型，得到所述谷物的質(zhì)量，所述谷物質(zhì)量模型根據(jù)以下方程式計算得到谷物質(zhì)量：

mi＝ρV；

式中，mi為所述谷物升運器上第i個刮板上的谷物的質(zhì)量，ρ為谷物的容重，V為谷物的體積，所述谷物的體積根據(jù)以下方程式計算：

V＝ax+b；

其中，a為刮板的面積，b為補償系數(shù)，a＝LB，L為刮板的長度，B為刮板的寬度，x是標識光束的長度，x＝||P₀P₁||，P₀是線結(jié)構(gòu)光打在谷物頂邊中心點的坐標，P₁是線結(jié)構(gòu)光打在谷物底邊的中心點的坐標。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷物流量測量裝置，其特征在于，

所述光發(fā)生組件(3)位于所述圖像采集組件(4)的下方，且與所述圖像采集組件(4)保持預(yù)設(shè)距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷物流量測量裝置，其特征在于，

所述光發(fā)生組件(3)為線激光發(fā)生器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷物流量測量裝置，其特征在于，還包括第一基座(51)和第二基座(52)；

所述激光發(fā)射組件(1)、所述光發(fā)生組件(3)和所述圖像采集組件(4)均設(shè)置在所述第一基座(51)上，所述激光發(fā)射組件(1)被設(shè)置為可沿所述第一基座(51)的X軸方向和Z軸方向移動；

所述激光接收組件(2)設(shè)置在所述第二基座(52)上，被設(shè)置為可沿所述第二基座(52)的X軸方向和Z軸方向移動。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的谷物流量測量裝置，其特征在于，還包括：第一安裝部件(61)和第二安裝部件(62)；

所述第一安裝部件(61)，設(shè)置在所述第一基座(51)上，用于安裝所述激光發(fā)射組件(1)；

所述第二安裝部件(62)，設(shè)置在所述第二基座(52)上，用于安裝所述激光接收組件(2)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的谷物流量測量裝置，其特征在于，所述第一安裝部件(61)包括：相互垂直連接的第一連接板(611)和第二連接板(612)；

所述第一連接板(611)上設(shè)置有至少一個第一腰型孔(6111)，所述第一連接板(611)通過所述至少一個第一腰型孔(6111)可沿所述第一基座(51)的Z軸方向移動；

所述第二連接板(612)上設(shè)置有第二腰型孔(6121)，所述第二連接板(612)通過所述至少一個第二腰型孔(6121)可沿所述第一基座(51)的X軸方向移動。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的谷物流量測量裝置，其特征在于，所述第二安裝部件(62)包括：相互垂直連接的第三連接板(621)和第四連接板(622)；

所述第三連接板(621)上設(shè)置有至少一個第三腰型孔(6211)，所述第三連接板(621)通過所述至少一個第三腰型孔(6211)可沿所述第二基座(52)的Z軸方向移動；

所述第四連接板(622)上設(shè)置有第四腰型孔(6221)，所述第四連接板(622)通過所述至少一個第四腰型孔(6221)可沿所述第二基座(52)的X軸方向移動。

8.一種基于圖像的谷物流量測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

激光發(fā)射組件(1)發(fā)射激光；

當谷物升運器上的谷物移動至與所述圖像采集組件(4)對應(yīng)的位置處，光發(fā)生組件(3)發(fā)射的光束沿所述谷物底邊的中心點至所述谷物頂邊的中心點，形成標識光束；

當激光接收組件(2)未接收到發(fā)射的激光時，發(fā)送圖像采集信號至圖像采集組件(4)；

在接收到所述圖像采集信號時，所述圖像采集組件(4)獲取谷物圖像，所述谷物圖像包括所述谷物的側(cè)面圖像和所述標識光束；

控制組件將所述標識光束的長度輸入谷物質(zhì)量模型，得到所述谷物的質(zhì)量，所述谷物質(zhì)量模型根據(jù)以下方程式計算得到谷物質(zhì)量：

mi＝ρV；

式中，mi為所述谷物升運器上第i個刮板上的谷物的質(zhì)量，ρ為谷物的容重，V為谷物的體積，所述谷物的體積根據(jù)以下方程式計算：

V＝ax+b；

其中，a為刮板的面積，b為補償系數(shù)，a＝LB，L為刮板的長度，B為刮板的寬度，x是標識光束的長度，x＝||P₀P₁||，P₀是線結(jié)構(gòu)光打在谷物頂邊中心點的坐標，P₁是線結(jié)構(gòu)光打在谷物底邊的中心點的坐標。