CN106429494A - 装甑系统和其甑桶的圆心的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装甑系统和其甑桶的圆心的检测方法，其中，该装甑系统包括甑桶、布料装置、布料装置和控制器，甑桶内限定有适于容纳物料的容纳腔，容纳腔的上端设有圆形进料口，布料装置被构造成适于向容纳腔内布料，圆心检测机构被构造成适于检测进料口的圆心，控制器与圆心检测机构和布料装置相连，控制器根据圆心检测机构检测到的信号控制布料装置移动至进料口的圆心位置进行布料。根据本发明实施例的装甑系统，通过圆心检测机构检测进料口的圆心，利用控制器控制布料装置移动到进料口的圆心位置进行布料，从而快速、准确地定位甑桶的圆心，保证布料均匀，避免压气或穿气不均匀现象的产生，提高酿酒质量。

Description

装甑系统和其甑桶的圆心的检测方法

技术领域

本发明涉及酿酒设备制造技术领域，尤其涉及一种装甑系统和其甑桶的圆心的检测方法。

背景技术

装甑是将发酵成熟的湿粘性固态散状酒醅装入甑桶中，利用高温蒸汽将酒醅中的酒精浓缩分离的过程。甑桶通常为圆桶状或圆台状蒸馏器，在装甑过程中，布料装置在甑桶内以走圆的形式完成铺料，为保证上甑时一层层均匀疏松地铺料，布料装置往往需要定位甑桶的圆心点，相关技术中，定位圆心点通常采用人工试调的方式，通过人工观察，逐步调整布料装置的运行轨迹，最终找到圆心，这种圆心定位方式耗时耗力，并且圆心定位并不准确，同时，在现场操作过程中，往往存在甑桶旋转、吊起等环节，造成圆心定位的误差进一步增大，造成酒酿分布不均匀、进而引起压气或穿气不均匀的现象，影响酿酒效果。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明提出了一种装甑系统，所述装甑系统结构简单、操作方便，能够快速、准确地定位甑桶圆心，保证铺料均匀，提高酿酒效果。

本发明还提出一种根据上述装甑系统的甑桶的圆心的检测方法。

根据本发明第一方面实施例的装甑系统，包括甑桶，所述甑桶内限定有适于容纳物料的容纳腔，所述容纳腔的上端设有圆形进料口；布料装置，所述布料装置被构造成适于向所述容纳腔内布料；圆心检测机构，所述圆心检测机构被构造成适于检测所述进料口的圆心；控制器，所述控制器与所述圆心检测机构和所述布料装置相连，所述控制器根据所述圆心检测机构检测到的信号控制所述布料装置移动至所述进料口的圆心位置进行布料。

根据本发明实施例的装甑系统，通过圆心检测机构检测甑桶进料口的圆心，并且根据圆心检测机构所检测到的信号，利用控制器控制布料装置移动到甑桶进料口的圆心位置进行布料，从而快速、准确地定位甑桶的圆心，保证布料均匀，避免压气或穿气不均匀现象的产生，提高酿酒质量。因此，该装甑系统结构简单、操作方便，能够快速、准确地实现甑桶的圆心定位，且定位精度高，布料均匀。

另外，根据本发明实施例的装甑系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述圆心检测机构包括：图像采集模块，所述图像采集模块用于采集所述进料口的图像信息；计算模块，所述计算模块与所述图像采集模块相连以根据所述图像采集模块采集到的图像信息判断所述进料口的圆心位置。

根据本发明的一个实施例，所述图像采集模块为高清相机。

根据本发明的一个实施例，所述圆心检测机构设在所述装甑系统的机架上。

根据本发明的一个实施例，所述布料装置为布料机器人。

根据本发明第二方面实施例的上述装甑系统的甑桶的圆心的检测方法，包括以下步骤：

S1、标定所述布料装置与所述图像采集模块采集的图像的坐标关系；S2、根据灰度差异确定所述进料口的外轮廓边沿的坐标位置；S3、根据所述进料口的外轮廓拟合成最小外接椭圆，并将所述最小外接椭圆的圆心位置换算到所述布料装置的坐标系中；S4、根据所述最小外接椭圆的圆心位置与所述布料装置的坐标系的位置的偏移，调整所述布料装置的运动轨迹。

由此，根据本发明实施例的装甑系统的甑桶的圆心的检测方法，通过图像采集模块采集图像信息，确定布料装置与图像采集模块之间坐标系的关系，而后，通过计算模块椭圆拟合进料口的外轮廓边沿，并进行坐标系转换，确定拟合的最小外接椭圆的圆心相对于布置装置的坐标系的位置偏移信息，最后，利用控制器根据位置的偏移信息调整布料装置的运行轨迹，从而实现对进料口的圆心的快速检测、识别，及时调整布料装置的相对于进料口圆心的位置，保证布料均匀性，提高工作效率。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S1包括：S11、使所述布料装置携带与所述布料装置存在相对位置关系P1(x1,y1)的标的物，并将所述布料装置与所述标的物同时置入所述图像采集模块的视野范围内；S12、将所述布料装置与所述标的物保持与所述进料口的外轮廓在同一水平高度的第一位置处，进行图像采集，得出所述标的物在图像上的坐标位置P1’(x1’,y1’)；S13、移动所述布料装置和所述标的物至与所述进料口的外轮廓在同一水平高度的第二位置和第三位置处并分别进行图像采集，所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置的连线不在同一直线上；S14、通过仿射变换得到所述布料装置与所述图像采集模块采集的图像的坐标关系。

根据本发明的一个实施例，所述标的物为球形。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S2中，通过计算机视觉库提供的轮廓信息查找函数确定所述进料口的外轮廓边沿的坐标位置。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S3中，通过椭圆拟合函数拟合所述进料口的外轮廓的最小外接椭圆。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的装甑系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的装甑系统的甑桶的圆心的检测方法的流程图；

图3是图2中甑桶的圆心的检测方法的步骤S1的流程图。

附图标记：

100：装甑系统；

10：圆心检测机构；

20：布料装置；

30：甑桶；

31：容纳腔；32：进料口；

40：机架。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图1具体描述根据本发明第一方面实施例的装甑系统100。

根据本发明实施例的装甑系统100，包括甑桶30、布料装置20、圆心检测机构10和控制器(未示出)。

具体而言，甑桶30内限定有适于容纳物料的容纳腔31，容纳腔31的上端设有圆形进料口32，布料装置20被构造成适于向容纳腔31内布料，圆心检测机构10被构造成适于检测进料口32的圆心，控制器与圆心检测机构10和布料装置20相连，控制器根据圆心检测机10构检测到的信号控制布料装置20移动至进料口32的圆心位置进行布料。

换言之，该装甑系统100主要由甑桶30、布料装置20、圆心检测机构10和控制器组成。其中，甑桶30大致形成为圆桶状结构，甑桶30内限定有用于容纳如发酵成熟的湿粘性固态散状酒醅等物料的容纳腔31，甑桶30的上端设有圆形进料口32，当进行装甑时，布料装置20以甑桶30的中心为圆心，沿周向方向以走圆方式在甑桶30的容纳腔31内进行布料。

进一步地，圆心检测机构10设置机架40上，控制器与圆心检测机构10和布料装置20相连，圆心检测机构10能够对进料口32的圆心进行检测，控制器将圆心检测机构10检测到的进料口32的圆心坐标位置，并且与布料装置20的坐标位置进行对比，根据二者之间的位置差值控制布料装置20移动，修正位置参数，从而使得进料口32的圆心与布料装置20之间的相对位置确定，进而保证布料均匀，使得酒酿料层既能够盖住蒸汽、又不至于太厚，以确保蒸汽能够在合理的时间内就能完全穿透酒酿料层，避免残留在酒酿料层中，影响酒的品质。

而相关技术中，定位圆心点通常采用人工试调的方式，通过人工观察，逐步调整布料装置的运行轨迹，最终找到圆心，这种圆心定位方式耗时耗力，并且圆心定位并不准确，同时，在现场操作过程中，往往存在甑桶旋转、吊起等环节，造成圆心定位的误差进一步增大，造成酒酿分布不均匀、进而引起压气或穿气不均匀的现象，影响酿酒效果。

由此，根据本发明实施例的装甑系统100，通过圆心检测机构10检测甑桶30进料口31的圆心，根据圆心检测机构10所检测到的信号，利用控制器控制布料装置20移动到甑桶30进料口31的圆心位置进行布料，从而快速、准确地定位甑桶30的圆心，保证布料均匀，避免压气或穿气不均匀现象的产生，提高酿酒质量。因此，该装甑系统100结构简单、操作方便，能够快速、准确地实现甑桶30的圆心定位，且定位精度高，布料均匀。

在本发明的一些具体实施方式中，圆心检测机构10包括：图像采集模块(未示出)和计算模块(未示出)，图像采集模块用于采集进料口31的图像信息，计算模块与图像采集模块相连以根据图像采集模块采集到的图像信息判断进料口31的圆心位置。

具体地，圆心检测机构10主要由图像采集模块和计算模块组成，计算模块与图像采集模块之间电连接，进行圆心检测工作时，图像采集模块首先采集布料装置20与已知标的物之间的图像，并且将该图像信号传输给计算模块，其中，标的物与布料装置20之间的位置关系已知，其次，计算模块通过仿射变换得到布料装置20与图像采集模块之间坐标关系，第三，图像采集甑桶30的进料口31轮廓边沿的图像，第四，计算模块根据进料口31轮廓边沿的图像进行椭圆拟合，确定进料口31轮廓边沿圆心与图像采集模块的坐标关系，最后，计算模块将进料口31轮廓边沿的圆心换算到布料装置20的坐标系中。

其中，图像采集模块为高清相机。也就是说，将图像采集模块设置为高清相机，利用高清相机采集到图像的清晰度高的特性，提高计算模块判断进料口31圆心位置的精确度，进而保证布料装置20运动参数的准确性。

在本发明的一些具体示例中，圆心检测机构10设在装甑系统100的机架40上。参照图1，圆心检测机构10设置在装甑系统100的上端机架40上，从而保证圆心检测机构10在采集图像信息时，位置稳定，进而保证图像采集模块的坐标系固定，从而提高计算模块的计算精度。

这里需要说明的是，圆心检测机构10的位置可以根据实际设计需求做出适应性改变，以保证图像采集模块采集图像的准确性以及便利性。

其中，布料装置20为布料机器人。具体地，布料机器人可以具有可控制的多关节，将布料装置20设为布料机器人，从而提高布料装置20的活动灵活度。此外，布料机器人可以包括布料装置20和控制器，从而简化装甑系统100的结构、提高自动化程度。

下面结合附图2和图3具体描述根据本发明第二方面实施例的装甑系统100的甑桶30的圆心的检测方法。

根据本发明装甑系统100的甑桶30的圆心的检测方法，包括以下步骤：

S1、标定布料装置与图像采集模块采集的图像的坐标关系。

S2、根据灰度差异确定进料口的外轮廓边沿的坐标位置。

S3、根据进料口的外轮廓拟合成最小外接椭圆，并将最小外接椭圆的圆心位置换算到布料装置的坐标系中。

S4、根据最小外接椭圆的圆心位置与布料装置的坐标系的位置的偏移，调整布料装置的运动轨迹。

具体地，如图2所示，该装甑系统100的甑桶30的圆心的检测方法主要包括四个步骤，首先，通过布料装置的图像采集模块采集布料装置与标的物的图像信息，其中标的物与图像采集模块的相对位置关系已知，通过计算模块仿射变换得到布料装置的坐标系与图像采集模块的坐标系之间的关系；其次，通过布料装置的图像采集模块采集进料口的图像信息，通过计算模块对图像信息进行二值化处理，根据处理后图像信息中的灰度差异确定进料口外轮廓边沿在图像采集模块坐标系中的多组点坐标位置；第三，计算模块根据进料口外轮廓边沿在图像采集模块的坐标系中的多组点的坐标位置拟合成最小外接椭圆，此时，可以获得拟合的最小外接椭圆的参数如长轴、短轴和圆心等，根据拟合的最小外接椭圆的中心可以确定进料口的外轮廓圆心在图像采集模块的坐标系中的坐标位置，而后根据布料装置的坐标系与图像采集模块的坐标系之间的关系，将将拟合的最小外接椭圆的圆心(即进料口的外轮廓圆心)位置换算到布料装置的坐标系中，得到最小外接椭圆中心与布料装置的坐标系的位置偏移，其中，采用椭圆拟合的方法可以在保证拟合精度的同时，提高拟合圆心确定的效率。最后，控制器根据接收的圆心检测机构检测的最小外接椭圆的圆心位置与布料装置的坐标系的位置的偏移参数的信号，调整布料装置的运行轨迹，从而提高布料装置定位圆心的精度以及效率，保证布料均匀性。

当然，也可以将步骤S2中得到的进料口外轮廓边沿的多组点在图像采集模块坐标系中的坐标位置先换算为进料口外轮廓边沿得多组点在布料装置的坐标系中的坐标位置，而后再进行最小椭圆拟合，从而直接到最小外接椭圆的圆心在布料装置的坐标系中的坐标位置。对此，本发明并不做出限定。

由此，根据本发明实施例的装甑系统100的甑桶30的圆心的检测方法，通过图像采集模块采集图像信息，确定布料装置与图像采集模块之间坐标系的关系，而后，通过计算模块椭圆拟合进料口的外轮廓边沿，并进行坐标系转换，确定拟合的最小外接椭圆的圆心相对于布置装置的坐标系的位置偏移信息，最后，利用控制器根据位置的偏移信息调整布料装置的运行轨迹，从而实现对进料口的圆心的快速检测、识别，及时调整布料装置的相对于进料口圆心的位置，保证布料均匀性，提高工作效率。

如图3所示，在本发明的一些具体实施例中，步骤S1包括：

S11、使布料装置携带与布料装置存在相对位置关系P1(x1,y1)的标的物，并将布料装置与标的物同时置入图像采集模块的视野范围内。

S12、将布料装置与标的物保持与进料口的外轮廓在同一水平高度的第一位置处，进行图像采集，得出标的物在图像上的坐标位置P1’(x1’,y1’)。

S13、移动布料装置和标的物至与进料口的外轮廓在同一水平高度的第二位置和第三位置处并分别进行图像采集，第一位置、第二位置和第三位置的连线不在同一直线上。

S14、通过仿射变换得到布料装置与图像采集模块采集的图像的坐标关系。

具体地，如图3所示，首先，布料装置上携带预设的标的物，标的物与布料装置的相对位置关系为P1(x1,y1)，也就是说标的物在布料装置的坐标系中的位置坐标为P1(x1,y1)，并将布料装置与标的物同时置入图像采集模块的拍摄范围内，从而便于图像采集模块同时采集布料装置与标的物完整的图像信息。

其次，将布料装置、标的物、进料口的外轮廓保持在同一水平高度的第一位置处，从而避免高度方向上位置的变化，简化布料装置的坐标系与图像采集模块的坐标系之间的转化。此时，利用图像采集模块进行图像采集，得出标的物在图像上的坐标位置P1’(x1’,y1’)，即标的物在图像采集模块坐标系中的坐标位置。

第三，移动布料装置和标的物与进料口的外轮廓到第二位置和第三位置，利用图像采集模块分别进行图像采集，其中，布料装置和标的物与进料口外轮廓始终保持在同一高度水平上，并且，第一位置、第二位置、第三位置连线不在同一直线上，从而得到标的物的外轮廓在图像采集模块的坐标系上的多个位置上的坐标，进而得到标的物的中心在图像采集模块的坐标系上的位置坐标。

最后，计算模块根据布料装置与标的物的中心在图像的坐标系上的位置坐标以及标的物与布料装置的相对位置关系，通过仿射变换可以得到布料装置与图像采集模块采集的图像的坐标关系，从而便于将后续采集到的进料口的外轮廓的位置信息在布料装置的坐标系与图像采集模块的坐标系二者之间进行转换。

其中，标的物为球形。将标的物设为球形，从而便于确定标的物与布料装置之间的相对位置关系P1(x1,y1)，进而减小标定布料装置与图像采集模块采集的图像的坐标关系产生的误差，提高圆心定位的精度。

在本发明的一些具体实施方式中，在步骤S2中，通过计算机视觉库提供的轮廓信息查找函数确定进料口的外轮廓边沿的坐标位置。

具体地，圆心检测机构10的计算模块中包括openCV模块(即计算机视觉库)，首先，图像采集模块对进料口的外轮廓边沿的进行图像信息采集，其次，计算模块对采集到的图像信息进行二值化处理，并且通过openCV模块中的fingdcontours函数(即轮廓信息查找函数)对二值化处理后的图像进行轮廓信息查找，从而对图像进行二值化轮廓提取，进而确定进料口的外轮廓边沿在图像采集模块的坐标系中的位置坐标。

其中，在步骤S3中，通过椭圆拟合函数拟合进料口的外轮廓的最小外接椭圆。

具体地，在获得步骤S2中进料口的外轮廓边沿在图像采集模块坐标系中的多组点的位置坐标后，计算模块通过openCV模块中的fitellipse函数(即椭圆拟合函数)对进料口的外轮廓边沿在图像采集模块坐标系中的多组点的位置坐标进行最小外接椭圆拟合，从而根据拟合后的最小外接椭圆得到椭圆的参数如长轴、短轴、圆心等，最终通过坐标系转换，获得最小外接椭圆的圆心位置与布料装置的坐标系的位置偏移量，实现对布料装置运行轨迹的修正，提高圆心定位的准确性和精度。

当然，也可以将步骤S2中得到的进料口外轮廓边沿的多组点在图像采集模块坐标系中的坐标位置先换算为进料口外轮廓边沿得多组点在布料装置的坐标系中的坐标位置，而后再进行最小椭圆拟合，从而直接到最小外接椭圆的圆心在布料装置的坐标系中的坐标位置。这对于本领域技术人员来说是可以理解的。

根据本发明实施例的装甑系统100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种装甑系统，其特征在于，包括：

甑桶，所述甑桶内限定有适于容纳物料的容纳腔，所述容纳腔的上端设有圆形进料口；

布料装置，所述布料装置被构造成适于向所述容纳腔内布料；

圆心检测机构，所述圆心检测机构被构造成适于检测所述进料口的圆心；

控制器，所述控制器与所述圆心检测机构和所述布料装置相连，所述控制器根据所述圆心检测机构检测到的信号控制所述布料装置移动至所述进料口的圆心位置进行布料。

2.根据权利要求1所述的装甑系统，其特征在于，所述圆心检测机构包括：

图像采集模块，所述图像采集模块用于采集所述进料口的图像信息；

计算模块，所述计算模块与所述图像采集模块相连以根据所述图像采集模块采集到的图像信息判断所述进料口的圆心位置。

3.根据权利要求2所述的装甑系统，其特征在于，所述图像采集模块为高清相机。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装甑系统，其特征在于，所述圆心检测机构设在所述装甑系统的机架上。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的装甑系统，其特征在于，所述布料装置为布料机器人。

6.一种根据权利要求2-5中任一项所述的装甑系统的甑桶的圆心的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、标定所述布料装置与所述图像采集模块采集的图像的坐标关系；

S2、根据灰度差异确定所述进料口的外轮廓边沿的坐标位置；

S3、根据所述进料口的外轮廓拟合成最小外接椭圆，并将所述最小外接椭圆的圆心位置换算到所述布料装置的坐标系中；

S4、根据所述最小外接椭圆的圆心位置与所述布料装置的坐标系的位置的偏移，调整所述布料装置的运动轨迹。

7.根据权利要求6所述的装甑系统的甑桶的圆心的检测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11、使所述布料装置携带与所述布料装置存在相对位置关系P1(x1,y1)的标的物，并将所述布料装置与所述标的物同时置入所述图像采集模块的视野范围内；

S12、将所述布料装置与所述标的物保持与所述进料口的外轮廓在同一水平高度的第一位置处，进行图像采集，得出所述标的物在图像上的坐标位置P1’(x1’,y1’)；

S13、移动所述布料装置和所述标的物至与所述进料口的外轮廓在同一水平高度的第二位置和第三位置处并分别进行图像采集，所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置的连线不在同一直线上；

S14、通过仿射变换得到所述布料装置与所述图像采集模块采集的图像的坐标关系。

8.根据权利要求7所述的装甑系统的甑桶的圆心的检测方法，其特征在于，所述标的物为球形。

9.根据权利要求7所述的装甑系统的甑桶的圆心的检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过计算机视觉库提供的轮廓信息查找函数确定所述进料口的外轮廓边沿的坐标位置。

10.根据权利要求7所述的装甑系统的甑桶的圆心的检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，通过椭圆拟合函数拟合所述进料口的外轮廓的最小外接椭圆。