基于双摄像机与双线结构光的带式传送机物料体积测量

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oolongge
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带式传送机是工业生产中输送固体散状物料的重要运输工具,具有输送距离长、作业连续、运输稳定等优点。实时获取带式传送机上的物料运量是实现带速控制的重要指标,开发实时、准确的物料体积动态测量系统对企业安全生产以及节能优化具有重要意义。目前用于检测带式传送机上物料体积测量的方式主要有电子皮带秤、核子皮带秤、超声波测距仪等。电子皮带秤校准繁琐且误差来源较多,核子皮带秤使用放射性物质存在安全隐患,超声波测距仪抗干扰能力较差,以上方法在实际应用中均有一定的局限性。基于线结构光的物料体积测量系统具有结构简单、成本低、精度高、易于推广等优点,近年来被逐渐用于工业生产中带式传送机上运送的物料体积的动态测量。本文针对带式传送机上物料体积测量的实际需要,对现有物料体积测量方法的原理和局限性进行分析,确定了以单应性变换作为系统标定原理,通过加权灰度重心法对物料表面线结构光轮廓线进行中心提取,基于多角度成像进行轮廓线融合,采用基于双结构光束的分离方法实现倍速采样,并设计了基于双摄像机与双结构光的带式传送机上物料体积测量系统。主要的研究工作如下:(1)给出了多角度成像的物料表面轮廓线融合方法。结合系统标定信息将不同角度采集到的物料表面轮廓线映射到世界坐标系下进行轮廓线融合,有效降低了由于物料间遮挡导致单一视角采集到的物料表面轮廓线丢失的影响,获得比较真实完整的物料表面轮廓线,大大降低由于物料间遮挡产生的检测误差。(2)给出了双线结构光束的倍速采样方法。使用双线结构光束照射在物料表面,采用基于直线拟合与二维搜索的双光条分离方法准确分离双线结构光光条,在一次采样中同时处理两条轮廓线,有效解决了实际生产中带式传送机运动速度较快导致的采样间距过大的问题,在摄像机帧率不变的条件下实现了倍速采样。(3)基于QT平台C++编程语言开发了一套用于带式传送机上物料体积动态测量的软件系统。分别在不同带速下对普通无烟煤块和普通沙土的体积进行了验证性实验测量,并与传统单摄像机与单线结构光系统测量结果进行对比。传统测量系统体积测量最大误差超过了10%,而本系统体积测量最大误差为4.71%。实验结果表明,本文给出的基于双摄像机与双线结构光的物料体积测量系统在物料遮挡及较高带速时的测量精度与稳定性均优于传统测量系统,结构简单,测量精确,操作安全,有广阔的研究前景,便于进行推广和应用。
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