基于双目视觉的输送带物料重量测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于双目视觉的输送带物料重量测量系统，在输送带的称重区域起始位置设置一个前支架，在终了位置设置一个后支架，该起始位置设置在输送带的一个辊轮正上方，在该辊轮轴端安装有速度传感器；在起始位置的前支架上安装有激光器巴条阵列，在终了位置的后支架上安装有两个CCD摄像机，在前支架与后支架之间设置有光源；上述的两个CCD摄像机、速度传感器通过各自的电缆线与计算机信号连接。本发明专利技术还公开了一种基于双目视觉的输送带物料重量测量方法。本发明专利技术的装置及方法，通过调整CCD成像系统的视场灵活的改变称重区域，每隔时间Δt的物料重量进行保存，每个时间的物料重量可以随时查看。

Measurement system and measurement method of conveyor belt material weight based on binocular vision

The invention discloses a conveyor belt of the binocular vision measurement system based on the weight of the material on the conveyor belt, weighing a front bracket set area starting position, set a position at the end of the support, is the top in a roller conveyor belt sets the starting position, installed in the roller wheel speed sensor end a laser bar shaft; array mounted on the front bracket of the starting position, there are two CCD cameras installed in the rear bracket end position, between the front bracket and the rear bracket is provided with a light source; two CCD cameras, the speed sensor is connected by cable and computer signals respectively. The invention also discloses a weight measurement method of conveyer belt material based on binocular vision. The device and method of the invention can flexibly change the weighing area by adjusting the field of view of the CCD imaging system, and store the weight of the material at the time of T every time, and the weight of the material at any time can be checked at any time.

【技术实现步骤摘要】
基于双目视觉的输送带物料重量测量系统及测量方法
本专利技术属于输送带物料称重
，涉及一种基于双目视觉的输送带物料重量测量系统，本专利技术还涉及一种基于双目视觉的输送带物料重量测量方法。
技术介绍
输送带输送应用于各行各业，实现物件的组装、检测、调试、包装及运输等。输送带可输送的物料种类繁多，既可输送各种散料，也可输送各种纸箱、包装袋等单件重量不大的货件，用途广泛，因此输送带的称重是非常重要的。目前输送带运输的称重装置应用较多的是核子秤和电子秤。核子秤的测量误差有以下几种影响原因：输送带厚度的自然磨损，电离室表面积灰尘，可以被认为是射线的穿透厚度发生了变化，会影响测量结果；如输送带跑偏使输送带甚至物料跑到射线覆盖区域之外，会产生较大甚至严重的测量误差；物料品种、成份、水份的变化，会引起质量吸收系数的变化，会产生测量误差；颗粒度增大会引起射线的多次折射，会使测量结果降低。输送带电子秤的测量原理是利用压力传感器完成在线对物料称重，目前应用的输送带电子秤主要以杠杆式和悬浮式秤架结构为主。输送带电子秤的单位荷重或物料重量要通过输送带、承重托辊、杠杆和连接机构等一系列机械装置传递给称重传感器，中间任何一个环节不当，都会引入测量误差。物料的重量通过输送带作用向下一级传递，如果输送带张力不稳定必然引起测量误差；输送带的自然磨损和秤架积灰、积料也会影响传感器的受力，引起测量误差；秤架和传感器连接机构如果安装不当，会存在内应力，如果天气气候如冷热、干湿变化明显，会引起内应力的变化，必然带来测量误差；输送带运行中和称重托辊之间存在滚动摩擦，摩擦力的大小随输送带负荷大小变化，摩擦力会对称量杠杆系统产生非计量力矩，从而引起称量误差；输送带电子秤属于悬索类称量系统，物料重量经输送带传递给受力系统，由于称量框架在加载后的微动下移，必然使传感器受力减小，从而产生测量误差；如果在安装中未经偏载调试，在工作中输送带跑偏会产生测量误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于双目视觉的输送带物料重量测量系统，解决了现有技术输送带电子秤对输送中物料测量误差的影响因素多，测量误差难以控制，测量精度不可靠的问题。本专利技术的另一目的是提供一种基于双目视觉的输送带物料重量测量方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于双目视觉的输送带物料重量测量系统，在输送带的称重区域起始位置设置一个前支架，在终了位置设置一个后支架，该起始位置设置在输送带的一个辊轮正上方，在该辊轮轴端安装有速度传感器；在起始位置的前支架上安装有激光器巴条阵列，在终了位置的后支架上安装有两个CCD摄像机，在前支架与后支架之间设置有光源；上述的两个CCD摄像机、速度传感器通过各自的电缆线与计算机信号连接。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种基于双目视觉的输送带物料重量测量方法，利用上述的基于双目视觉的输送带物料重量测量系统，按照以下步骤实施：步骤1、安装重量测量系统尽量使两个CCD摄像机(1)靠近物料，保持两个CCD摄像机(1)的视场能同时覆盖称重区域；步骤2、对两个CCD摄像机(1)进行标定，标定时输送带(9)为空载状态；步骤3、采集并处理输送带(9)上物料的图像利用双目测距原理求得光斑点到双目成像机构的距离d，进一步求取被分割的不同小块的物料高度hi；步骤4、计算物料的重量数据。本专利技术的有益效果是，包括以下方面：1)分别多次采集不同数目的标定图像，通过将空间坐标系中的景物点基于标定参数重投影到CCD摄像机的图像平面，将其与实际图像上的对应位置进行比较，之间的差即为CCD摄像机标定的绝对误差；通过对双目成像机构标定，很好的得到物料表面的高度，精度较高。2)测重的主要决定因素是分割块的数目，分割越多精度越高，本专利技术采用激光器巴条阵列，能够很好的分割物料表面。3)称重区域大小可灵活调整，依据每次存贮的称重区域物料重量，可查询任意时间段的运料量并生成运料量报表。附图说明图1是本专利技术重量测量系统的结构示意图；图2是本专利技术重量测量方法采用的图像采集原理图；图3是本专利技术重量测量方法采用的双目测距几何原理图；图4是本专利技术重量测量方法采用的双目测距光斑示意图。图中，1.CCD摄像机，2.电缆线，3.激光器巴条阵列，4.光源，5.计算机，6.前支架，7.辊轮，8.速度传感器，9.输送带，10.后支架。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。参照图1、图4，本专利技术重量测量系统的硬件结构是，在输送带9的称重区域起始位置设置一个前支架6，在终了位置设置一个后支架10，该起始位置设置在输送带9的一个辊轮7正上方，在该辊轮7轴端安装有速度传感器8；在起始位置的前支架6上安装有激光器巴条阵列3，在终了位置的后支架10上安装有两个CCD摄像机1，在前支架6与后支架10之间设置有光源4；上述的两个CCD摄像机1、速度传感器8通过各自的电缆线2与计算机5信号连接。两个CCD摄像机1(一起称为双目成像机构)的视场都能够完全覆盖称重区域，且两个CCD摄像机1光轴平行且中线位于输送带9的纵向中心线上；两个CCD摄像机1相对位置固定后可绕各自的支架旋转，以便调试到合适的拍摄角度。两个CCD摄像机1在环境较暗的时候，会因为看不清目标而误差很大，所以需要光源4提供补光；激光器巴条阵列3为多个激光器组成的巴条形状结构，产生相互平行的激光束垂直射向输送带9表面，落点为均匀分布的圆形光斑；速度传感器8为霍尔器件，将所获得的信息传递给计算机5处理得到物料的传输速度v；因为输送带9上有物料时，输送带9会下沉带来测量误差，因此激光器巴条阵列3安装在输送带9辊轮7的正上位置，避免输送带9下沉带来的测量误差。当输送带空载和有物料的时候，激光器巴条阵列3产生的光斑离双目成像机构的距离也不同，通过双目测距获得光斑到双目成像机构的距离。本专利技术重量测量系统的组装过程是：1)输送带9在输送物料时，物料的重量会导致输送带9下沉，所以在一个辊轮7的正上方安装前支架6，作为称重区域的起始位置，该起始位置的前支架6上安装激光器巴条阵列3。2)将两个CCD摄像机1安装在后支架10上，作为称重区域的终了位置，该两个CCD摄像机1的光轴平行且垂直于输送带9，安置在同一水平线，两个CCD摄像机1的中轴位于输送带9纵轴线上，且每个CCD摄像机1的成像视场要完全覆盖称重区域。3)调节激光器巴条阵列3，使得激光器巴条阵列3向下产生均匀分布的平行光束打到输送带9上形成光斑。4)将测转速的转速传感器8(型号选用霍尔器件SS413A)安装到输送带9起始位置所在辊轮7的转轴上。5)计算机5中预装软件控制两个CCD摄像机1采集图像，每隔时间Δt采集一次，获得称重区域的光斑图像，然后计算机5利用软件进行图像处理。本专利技术基于双目视觉的输送带物料重量测量方法，按照以下步骤实施：步骤1、在输送带9安装上述的重量测量系统安装两个CCD摄像机1时，需考虑两个光轴之间距离即双目视觉的基线。由于CCD摄像机1的每一个像素都具有一定的面积，一个理想点(无大小)在CCD摄像机1像素上的精确位置无法在图像上得到反映，在根本上造成了像点坐标误差，即图像识别误差。当物距越大，即景物点离CCD摄像机1越远时，误差越大；当CCD摄像机1的像素尺寸越大时，误差越大，当视差越大时，误差越小。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双目视觉的输送带物料重量测量系统，其特征在于：在输送带(9)的称重区域起始位置设置一个前支架(6)，在终了位置设置一个后支架(10)，该起始位置设置在输送带(9)的一个辊轮(7)正上方，在该辊轮(7)轴端安装有速度传感器(8)；在起始位置的前支架(6)上安装有激光器巴条阵列(3)，在终了位置的后支架(10)上安装有两个CCD摄像机(1)，在前支架(6)与后支架(10)之间设置有光源(4)；上述的两个CCD摄像机(1)、速度传感器(8)通过各自的电缆线(2)与计算机(5)信号连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的输送带物料重量测量系统，其特征在于：在输送带(9)的称重区域起始位置设置一个前支架(6)，在终了位置设置一个后支架(10)，该起始位置设置在输送带(9)的一个辊轮(7)正上方，在该辊轮(7)轴端安装有速度传感器(8)；在起始位置的前支架(6)上安装有激光器巴条阵列(3)，在终了位置的后支架(10)上安装有两个CCD摄像机(1)，在前支架(6)与后支架(10)之间设置有光源(4)；上述的两个CCD摄像机(1)、速度传感器(8)通过各自的电缆线(2)与计算机(5)信号连接。2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的输送带物料重量测量系统，其特征在于：所述的两个CCD摄像机(1)的视场完全覆盖称重区域，且两个CCD摄像机(1)光轴平行且中线位于输送带(9)的纵向中心线上。3.一种基于双目视觉的输送带物料重量测量方法，其特征在于，利用权利要求1或2所述的基于双目视觉的输送带物料重量测量系统，按照以下步骤实施：步骤1、安装重量测量系统尽量使两个CCD摄像机(1)靠近物料，保持两个CCD摄像机(1)的视场能同时覆盖称重区域；步骤2、对两个CCD摄像机(1)进行标定，标定时输送带(9)为空载状态；步骤3、采集并处理输送带(9)上物料的图像利用双目测距原理求得光斑点到双目成像机构的距离d，进一步求取被分割的不同小块的物料高度hi；步骤4、计算物料的重量数据。4.根据权利要求3所述的基于双目视觉的输送带物料重量测量方法，其特征在于：所述的步骤2中，标定具体过程是：假定模板平面在世界坐标系Z＝0的平面上，其中，s为尺度因子，对于齐次坐标尺度因子不会改变坐标值的，A为CCD摄像机(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨延西，管媛媛，李听团，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61