[發明專利]一種基于結構光體積測量的物料加工進料伺服系統

有效

• 申請號: 202111487983.2
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114212445B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 劉維來;許偉;武守富;劉輝
• 申請（專利權）人: 合肥欣暢源光電科技有限公司
• 主分類號: B65G15/30
• 分類號: B65G15/30;B65G23/22;B65G43/08;G01B11/00
• 代理公司: 合肥律眾知識產權代理有限公司 34147
• 代理人: 殷娟

1.一種基于結構光體積測量的物料加工進料伺服系統，其特征在于，包括物料輸送下位機系統、設置在所述物料輸送下位機系統后部的物料加工裝置和與所述物料輸送下位機系統信號連接的上位機控制系統；所述物料輸送下位機系統包括輸送帶和驅動所述輸送帶輸送的伺服電機，所述上位機控制系統包括控制器和與所述控制器連接的物料體積估測裝置，所述控制器與所述物料輸送下位機系統信號連接；所述物料體積估測裝置包括與所述控制器連接的圖像處理器和與所述圖像處理器連接且設置在所述輸送帶上方的物料圖像提取裝置；

所述物料圖像提取裝置獲得實時輸送的物料圖像并將信號傳遞至圖像處理器，經過圖像處理器處理獲得輸送的實時物料體積，并將信號發送至控制器，所述控制器依據物料加工裝置的處理能力實時調整伺服電機輸出轉速，實現對輸送帶輸送物料速度進行調節，使得物料輸送速度與物料加工裝置處理能力相匹配；

所述物料圖像提取裝置包括等高安裝在所述輸送帶上方的結構光光源和CCD相機，CCD相機與所述圖像處理器連接；

所述物料體積估測裝置獲得單位時間內進入所述物料加工裝置的物料流體積C步驟為：

首先，確定結構光光源和CCD相機安裝位置的正下方的輸送帶上的區間段為測量位置，測量位置的寬度即為輸送帶的寬度，測量位置的長度選定為與結構光光源能夠照射到的區域內；同時測量出本測量位置中心點N1位置距離物料加工裝置的距離L，按照輸送帶實時輸送速度，計算出本測量位置的物料進入物料加工裝置時間為ΔT；

然后，所述結構光光源照射至測量位置的輸送帶表面，獲得無畸變的初始測量位置圖像，所述圖像處理器在初始測量位置圖像上標記出各初始點A1、A2、A3……An；同時，標注各點的坐標；同時，確定初始測量位置圖像中心點N1，中心點N1與A1、A2、A3……An中一點重合；

再后，圖像處理器接收測量位置上被輸送的物料流表面圖像，同時，在物料流圖像表面標記出各測量點a1、a2、a3……an；測量點a1、a2、a3……an與初始點A1、A2、A3……An一一對應，同時，標注各點的坐標；

再后，控制器接收圖像處理器發送過來的測量位置物料表面圖像信息，根據三角法測量原理計算出各個測量點a1、a2、a3……an的位置高度h1、h2、h3……hn，選定兩兩相鄰的四個測量點作為計算物料流體積的最小單位塊，計算出本最小單位塊的面積，結合本最小單位塊物料的高度，計算出本最小單位塊的物料流體積V0；對所有的最小單位塊物料流體積求和，即獲得測量位置的輸送帶表面輸送的物料流體積ΔV；

最后，按照上述方法，將ΔT時間內測量位置的物料流ΔV進行求和，獲得單位時間內進入所述物料加工裝置的物料流體積C，C=ΔV*ΔT。

2.根據權利要求1所述的一種基于結構光體積測量的物料加工進料伺服系統，其特征在于，所述控制器對輸送帶輸送速度的控制過程為：控制器將計算出的輸送帶上單位時間內進入所述物料加工裝置的物料流體積C與物料加工裝置的單位之間內加工物料量Q進行對比，對伺服電機輸送速度進行實時控制；若C＞Q，則控制輸送帶降低輸送速度，若C＜Q，則控制輸送帶提高輸送速度。

3.根據權利要求1所述的一種基于結構光體積測量的物料加工進料伺服系統，其特征在于，所述物料輸送下位機系統還包括PLC、電機變頻器和安裝在輸送帶的輸送輥上的速度傳感器，所述電機變頻器與所述伺服電機連接，所述PLC與所述控制器連接，接收并執行控制器下發的指令，所述速度傳感器獲得輸送帶的實時速度并傳遞至PLC。

4.根據權利要求1所述的一種基于結構光體積測量的物料加工進料伺服系統，其特征在于，所述物料加工裝置包括但不限于破碎機、包裝機和分選機，所述上位機控制系統還包括顯示屏，所述顯示屏與控制器連接。