專利名稱：基于三維圖像分析計(jì)算傳輸流量的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算傳輸帶輸運(yùn)小顆粒物質(zhì)流量的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用三維圖像分析計(jì)算傳輸流量的方法和裝置。
背景技術(shù)：
目前，傳輸帶在長距離傳送小顆粒物質(zhì)的場(chǎng)合得到廣泛的應(yīng)用，如碼頭、糧庫、煤礦以及燃煤電廠等，采用傳輸帶來傳送的物質(zhì)有黃沙、糧食、煤等。這些物質(zhì)首先由取料裝置將他們舉起并暫存于料斗，然后落在傳輸帶上，或直接落在傳輸帶上，小顆粒物質(zhì)在這一過程中是自由落物，在傳輸帶上自由成形，由于傳輸帶的速度是不變的，物質(zhì)成形的形狀就直接與傳輸帶上小顆粒物質(zhì)的體積有關(guān)。而不同規(guī)格的傳輸帶裝置，有不同的單位時(shí)間內(nèi)流量控制的要求，如每小時(shí)1000噸。流量過大，會(huì)使傳送帶裝置過載，嚴(yán)重的會(huì)引起電動(dòng)機(jī)故障，流量偏小，使傳輸帶的效率降低，理想狀態(tài)應(yīng)該是在核定流量下工作?，F(xiàn)控制流量的常用方法有1.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)料斗的出口處的開度來控制流量；2.人工操作取料量的多少來控制流量；3.在傳輸帶中安裝皮帶稱來控制流量。這三種方法都有明顯的不足，第一種方法開口處的開度是固定的，料斗內(nèi)的物質(zhì)剩余量及料斗出口處的磨損會(huì)直接影響傳輸帶上的流量；第二種方法傳輸帶流量的控制完全取決于操作者的經(jīng)驗(yàn)，難以保證流量的均勻穩(wěn)定；第三種方法從理論上可以實(shí)現(xiàn)流量的自動(dòng)控制，但由于皮帶稱不能安裝在取料口附近，使采集到的信號(hào)嚴(yán)重滯后于取料的時(shí)間，無法及時(shí)控制取料量，而且由于安裝環(huán)境等因素，使皮帶稱的精度明顯下降。
中國專利申請(qǐng)?zhí)?985180.7，
公開日2002.01.23，公開了一種物流信息讀取設(shè)備，它包括設(shè)于流道上方用于能在預(yù)定范圍內(nèi)俯瞰此流道的攝像裝置；設(shè)于攝像裝置附近且位于流道上方，用于探測(cè)主流道距離的傳感器；響應(yīng)物體的探測(cè)結(jié)果接收攝像裝置所拍攝的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的處理裝置，此處理裝置于是能根據(jù)上述傳感器探測(cè)值的變化來計(jì)算此物體的高度，并在表觀圖像尺寸對(duì)應(yīng)于攝像機(jī)距離的校正值的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)應(yīng)于輪廓數(shù)據(jù)的像素陣列，對(duì)此物體的實(shí)際長度與寬度進(jìn)行校正運(yùn)算；以及用于產(chǎn)生處理結(jié)果的輸出裝置。其主要功能是用于測(cè)量通過流道的具有固定體積的物體的長度與寬度，而無法應(yīng)用于測(cè)量無固定體積和形狀的物料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是要解決傳輸帶輸運(yùn)小顆粒物質(zhì)的流量計(jì)算及控制的技術(shù)問題，從而提供一種用三維圖像分析計(jì)算傳輸帶傳輸小顆粒物質(zhì)流量的方法和裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于三維圖像分析計(jì)算傳輸流量的方法(1)圖像的采集用二部圖像采集機(jī)，同時(shí)采集傳輸帶上的物質(zhì)在傳輸帶截面上的輪廓線和俯視的藕狀輪廓線；
(2)圖像的分析處理用計(jì)算機(jī)分析處理所采圖像，獲得傳輸帶上一段相應(yīng)物質(zhì)的立體模型，通過積分的方法，求出此段物質(zhì)的體積；(3)計(jì)算流量輸出控制信號(hào)由計(jì)算機(jī)根據(jù)物質(zhì)的比重、含水量、顆粒的均勻度，乘上修正系數(shù)，將獲得的體積轉(zhuǎn)變成重量，計(jì)算出每秒的流量并與計(jì)量稱的標(biāo)準(zhǔn)重量對(duì)比，核定流量，輸出自動(dòng)控制傳輸帶流量信號(hào)。
皮帶截面原始形狀是固定不變的，即A-B-C-D-E-F-A的面積是已知的，用圖像采集機(jī)精確獲得傳輸帶截面上的輪廓線A’-A-B-C-D-D’-A’圖形，通過計(jì)算獲得A’-D’-E-F-A’的料截面積。
夜間采集截面部分的圖像安裝光束管，形成幾毫米寬的光束，垂直投射在料的表面上，產(chǎn)生明亮的輪廓線，便于圖像采集機(jī)采集物料橫截面圖形。
圖像采集機(jī)不間斷的連續(xù)采集輪廓線，累積計(jì)算獲得物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)總體積量。
一種用三維圖像分析計(jì)算傳輸流量的裝置，由圖像采集機(jī)、光束管、計(jì)算機(jī)、圖像處理卡和專用軟件、傳輸帶裝置組成。傳輸帶截面呈梯形，上面開口大，下面由安裝在支架上的滾筒支承；傳輸帶上方，一端靠近取料裝置的出口處設(shè)有與計(jì)算機(jī)相連的二部圖像采集機(jī)，另一端設(shè)有光束管。
本發(fā)明的基于三維圖像分析計(jì)算傳輸流量的方法和裝置，通過固定截面的傳輸帶和傳輸帶上的物質(zhì)在傳輸帶截面上的輪廓線和俯視的藕狀輪廓線的三維圖像采集，計(jì)算機(jī)圖像處理，能正確地計(jì)算出傳輸帶上小顆粒物質(zhì)的流量，通過流量數(shù)據(jù)的分析，輸出控制信號(hào)可用于放料量控制，確保傳輸裝置在核定流量下工作，提高傳輸帶的工作效率和使用壽命。
應(yīng)用在煤碳傳輸中，將圖像采集機(jī)安裝在取料機(jī)迥轉(zhuǎn)臂的頭部，控制迥轉(zhuǎn)臂變頻器的頻率，及時(shí)修正迥轉(zhuǎn)臂的角速度，從而調(diào)整取煤量，使傳輸帶的流量控制在核定流量中工作。
應(yīng)用在碼頭卸煤機(jī)上，緊挨著料斗出口處安裝圖像采集機(jī)，料斗的出口處就是傳輸帶，可及時(shí)獲得該部位的煤流量，產(chǎn)生控制信號(hào)，去控制料斗擋板的開度，調(diào)整落煤量，從而能控制主傳輸帶的流量在核定流量范圍中工作。


圖1是本發(fā)明的傳輸帶裝置截面圖；圖2是圖像采集機(jī)精確獲得的A’-A-B-C-D-D’-A’部分圖形；圖3是傳輸帶上隨料量的多少而變化的形狀俯視圖；圖4是本發(fā)明的安裝位置示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方法和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明基于三維圖像分析計(jì)算傳輸流量的方法，是由以下幾個(gè)步驟組成(1)圖像的采集
用一部圖像采集機(jī)，采集傳輸帶上的物質(zhì)在傳輸帶截面上的輪廓線，如圖2所示，圖像采集機(jī)精確獲得傳輸帶截面上的輪廓線A’-A-B-C-D-D’-A’圖形，皮帶截面原始形狀，即A-B-C-D-E-F-A的面積是固定的，通過計(jì)算獲得A’-D’-E-F-A’的料截面積；同時(shí)，另一部圖像采集機(jī)俯視的藕狀輪廓線(如圖3)夜間采集截面部分的圖像安裝光束管，形成幾毫米寬的光束，垂直投射在料的表面上，產(chǎn)生明亮的輪廓線，使圖像采集機(jī)采集物料橫截面圖形。
(2)圖像的分析處理用計(jì)算機(jī)分析處理所采圖像，獲得傳輸帶上一段相應(yīng)物質(zhì)的立體模型，通過積分的方法，求出此段物質(zhì)的體積；圖像采集機(jī)不間斷的連續(xù)采集輪廓線，累積計(jì)算獲得物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)總體積量。
(3)計(jì)算流量輸出控制信號(hào)根據(jù)物質(zhì)的比重、含水量、顆粒的均勻度等，與計(jì)量稱的標(biāo)準(zhǔn)重量比對(duì)后，由計(jì)算機(jī)根據(jù)不同情況乘上不同的修正系數(shù)調(diào)整，將獲得的體積轉(zhuǎn)變成重量，計(jì)算出每秒的流量并與核定流量比較后，輸出自動(dòng)控制傳輸帶流量信號(hào)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法所用的裝置是由圖像采集機(jī)4、光束管5、計(jì)算機(jī)、圖像處理卡和專用軟件、傳輸帶裝置等組成(如圖1，4)。傳輸帶3的形狀是由機(jī)械結(jié)構(gòu)決定的，帶3截面呈梯形，上面開口大，下面由安裝在支架1上的滾筒支承2，由于傳輸皮帶3的自重，它是緊貼著滾筒2的，因此傳輸皮帶3截面所構(gòu)成的原始形狀是不變的，傳輸帶3上方，一端靠近取料裝置的出口處設(shè)有與計(jì)算機(jī)相連的二部圖像采集機(jī)4，另一端設(shè)有光束管5。
應(yīng)用在煤碳傳輸中，將圖像采集機(jī)4安裝在取料機(jī)迥轉(zhuǎn)臂的頭部，控制迥轉(zhuǎn)臂變頻器的頻率，及時(shí)修正迥轉(zhuǎn)臂的角速度，從而調(diào)整取煤量，使傳輸帶3的流量控制在核定流量中工作。應(yīng)用在碼頭卸煤機(jī)上，緊挨著料斗出口處安裝圖像采集機(jī)4，料斗的出口處就是傳輸帶3，可及時(shí)獲得該部位的煤流量，產(chǎn)生控制信號(hào)，去控制料斗擋板的開度，調(diào)整落煤量，從而能控制主傳輸帶3的流量在核定流量范圍中工作。
權(quán)利要求
1.一種基于三維圖像分析計(jì)算傳輸流量的方法，其特征在于(1)圖像的采集用二部圖像采集機(jī)，同時(shí)采集傳輸帶上的物質(zhì)在傳輸帶截面上的輪廓線和俯視的藕狀輪廓線；(2)圖像的分析處理用計(jì)算機(jī)分析處理所采圖像，獲得傳輸帶上一段相應(yīng)物質(zhì)的立體模型，通過積分的方法，求出此段物質(zhì)的體積；(3)計(jì)算流量輸出控制信號(hào)由計(jì)算機(jī)根據(jù)物質(zhì)的比重、含水量、顆粒的均勻度，乘上修正系數(shù)，將獲得的體積轉(zhuǎn)變成重量，計(jì)算出每秒的流量并與計(jì)量稱的標(biāo)準(zhǔn)重量對(duì)比，核定流量，輸出自動(dòng)控制傳輸帶流量信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維圖像分析計(jì)算傳輸流量的方法，其特征在于，固定皮帶截面原始形狀，使A-B-C-D-E-F-A的面積固定，用圖像采集機(jī)精確獲得傳輸帶截面上的輪廓線A’-A-B-C-D-D’-A’圖形，通過計(jì)算獲得A’-D’-E-F-A’的料截面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維圖像分析計(jì)算傳輸流量的方法，其特征在于，夜間采集截面部分的圖像，安裝光束管，形成幾毫米寬的光束，垂直投射在料的表面上，產(chǎn)生明亮的輪廓線，圖像采集機(jī)采集物料橫截面圖形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維圖像分析計(jì)算傳輸流量的方法，其特征在于，圖像采集機(jī)不間斷的連續(xù)采集輪廓線，累積計(jì)算獲得物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)總體積量。
5.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至4所述方法的裝置，由圖像采集機(jī)(4)、光束管(5)、計(jì)算機(jī)、圖像處理卡和專用軟件、傳輸帶裝置組成，其特征在于，所述傳輸帶裝置，其傳輸帶(3)截面呈梯形，上面開口大，下面由安裝在支架(1)上的滾筒(2)支承；傳輸帶(3)上方，一端靠近取料裝置的出口處設(shè)有與計(jì)算機(jī)相連的二部圖像采集機(jī)(4)，另一端設(shè)有光束管(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于三維圖像分析計(jì)算傳輸流量的方法和裝置，由圖像采集機(jī)、光束管、計(jì)算機(jī)、圖像處理卡和專用軟件、傳輸帶裝置等組成，通過固定截面?zhèn)鬏攷系奈镔|(zhì)在傳輸帶截面上的輪廓線和俯視的藕狀輪廓線的三維圖像采集，計(jì)算機(jī)圖像處理，計(jì)算出傳輸帶上小顆粒物質(zhì)的流量，通過流量數(shù)據(jù)的分析，輸出控制信號(hào)可用于放料量控制，確保傳輸裝置在核定流量下工作，提高傳輸帶的工作效率和使用壽命。
文檔編號(hào)B07C5/10GK1584494SQ20041002495
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月7日
發(fā)明者高幼年, 沈文忠 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院