CN106553990B - 一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统及控制方法，该系统包括厢式装车室、料门机构、车辆移动平台和机器视觉控制系统，所述车辆移动平台包括履带平板、纵梁支架、滚轮机构和滚轮驱动机构，所述机器视觉控制系统包括控制模块、照明装置、旋转编码器和压力传感器，以及摄像机和光电传感器；该控制方法包括：步骤一、沥青混合料装车前准备工作；步骤二、设定沥青混合料装车参数；步骤三、快速平铺装车；步骤四、精确平铺装车；步骤五、装料车倒出和撒料回收。本发明设计合理、操作简便且使用效果好，对沥青混合料装车过程实时控制，实现沥青混合料自动平铺式装车，有效地减少沥青混合料的装车离析，且减少环境污染。

Description

一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统及控制方法

技术领域

本发明属于沥青混合料装车控制技术领域，尤其是涉及一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统及控制方法。

背景技术

现如今，目前沥青混合料搅拌站中成品沥青混合料装车仍采用人工控制。搅拌站控制室操作人员观察装车情况并控制料门，通过语音或信号灯来指挥驾驶员移动车辆，逐堆将整个车厢装满。人工装车质量直接受到操作人员及驾驶员的影响，且需要操作人员靠近沥青混合料装车现场，沥青混合料容易给操作人员的身体健康带来隐患；另外，当运输车辆较多时操作人员重复劳动强度大，容易产生疲劳而引发生产事故。因此，必须对沥青混合料装车进行有效控制，且避免人工参与，提高沥青混合料装车效率，降低劳动强度。

目前针对人工装车的缺点，《微计算机信息》第29卷公开了一种基于超声波测距原理的沥青混合料成品装车指挥仪。该系统利用安装在料口附近的超声波传感器向下探测装车过程中的距离数据，根据距离数据变化得到车辆位置和装车情况，再通过语音喇叭指挥驾驶员挪动车辆。装车过程是车辆驶入时，探测距离先减小再增大则认为车厢已到达料口下方。系统延时发出语音信号提示驾驶员驻车。根据距离增大幅度计算出装车目标高度。装料过程中，当探测距离达到装车目标高度时关闭料门并提示驾驶员移动车辆。车辆移动过程中，结合探测距离变化与沥青混合料自然堆放角来推算车辆移动距离。当移动距离达到预定值时，提示驾驶员驻车并再打开料门。重复以上流程进行逐堆装车。探测距离突然增大则认为车辆已驶离，装车完毕。该系统虽然一定程度上避免了经验及疲劳对装车质量的影响，但是仍存在一些问题。首先，装车方式仍然是料堆式装车，料堆式装车时沥青混合料沿料堆表面向底部滚落产生离析而影响路面均质性和使用强度；其次，装车过程控制可靠性较低，车辆类型不同使车厢深度检测结果不可靠或车辆延时停靠位置而导致溢料或欠料问题。因此研究一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统及控制方法，对沥青混合料装车过程实时控制，实现沥青混合料自动平铺式装车，有效地减少沥青混合料的装车离析，且减少环境污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统，其设计合理、操作简便且使用效果好，对沥青混合料装车过程实时控制，实现沥青混合料自动平铺式装车，有效地减少沥青混合料的装车离析，且减少环境污染。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统，其特征在于：包括厢式装车室、设置在厢式装车室顶部的料门机构、设置在厢式装车室内且呈水平布设的车辆移动平台和对沥青混合料装车过程进行控制的机器视觉控制系统，所述料门机构包括用于控制沥青混合料流速的闸门和对闸门开度进行实时检测的直线位移传感器，所述车辆移动平台包括供装料车停放的履带平板、设置在履带平板底部的纵梁支架、与履带平板传动连接且带动履带平板沿水平方向前后往返移动的滚轮机构和驱动所述滚轮机构转动的滚轮驱动机构，以及对撒落在履带平板上的沥青混合料进行回收的撒料回收装置，所述履带平板、纵梁支架和所述滚轮机构的数量均为两个，两个所述履带平板呈左右平行布设；

所述机器视觉控制系统包括控制模块、用于对厢式装车室进行照明的照明装置、对履带平板前后移动距离及移动速度进行实时检测的旋转编码器和对履带平板上装料车的重量进行实时检测的压力传感器，以及对装料车内的沥青混合料高度进行实时检测的摄像机和对装料车进行定位的光电传感器，所述滚轮驱动机构、撒料回收装置和所述照明装置均由所述控制模块进行控制，所述摄像机、旋转编码器、压力传感器、直线位移传感器和光电传感器均与所述控制模块连接；所述照明装置包括照明光源和结构光源，所述照明光源和结构光源均由所述控制模块进行控制。

上述的一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统，其特征在于：所述滚轮机构包括设置在履带平板一端且与履带平板传动连接的主动轮、设置在履带平板另一端且与履带平板传动连接的从动轮和多个设置在履带平板中且沿履带平板长度方向平行布设的轴销滚轮，所述旋转编码器安装在从动轮上；

所述滚轮驱动机构包括电机和与电机输出端相接的中央单级减速驱动桥，所述电机由所述控制模块进行控制，所述中央单级减速驱动桥与两个所述主动轮均传动连接。

上述的一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统，其特征在于：所述厢式装车室包括厢体、设置在所述厢体顶部的烟尘排出装置、设置在所述厢体一侧的进舱门和设置在所述厢体另一侧的出舱门，所述进舱门和出舱门均由气缸控制打开和关闭，所述气缸由所述控制模块进行控制。

上述的一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统，其特征在于：所述机器视觉控制系统还包括图像采集单元和参数设置模块，以及显示器和设置在搅拌站控制室内的上位机，所述参数设置模块和显示器均与所述控制模块连接，所述控制模块通过数据通信模块与所述上位机相接，所述摄像机通过图像采集单元和控制模块连接。

上述的一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统，其特征在于：所述撒料回收装置包括设置在履带平板外侧的回收槽、设置在履带平板内侧的喷嘴和驱动所述喷嘴动作且与所述喷嘴连接的气动机构，所述气动机构由所述控制模块进行控制；

所述喷嘴机构包括两列沿履带平板的长度方向设置且位于两个履带平板内侧的喷嘴机构，每列所述喷嘴机构均包括多个等间距设置的喷嘴，且所述喷嘴朝向所述回收槽的方向布设；

所述气动机构包括气泵，所述气泵通过气体输送管与喷嘴连接，且所述气泵由所述控制模块进行控制。

同时，本发明还公开一种方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好的装车控制方法，对沥青混合料装车过程实时控制，实现沥青混合料自动平铺式装车，有效地减少沥青混合料的装车离析，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、沥青混合料装车前准备工作，过程如下：

步骤101、装料车倒车驶入：所述控制模块通过所述气缸控制进舱门打开，驾驶员将装料车倒车驶入厢式装车室内，且使装料车的两个车轮分别位于两个所述履带平板上；

步骤102、装料车位置第一次调整：所述控制模块通过所述滚轮驱动机构驱动所述滚轮机构转动，所述滚轮机构的转动带动履带平板向出舱门方向移动，直至装料车车厢的后侧面恰好遮挡住光电传感器，光电传感器检测不到信号时，履带平板停止移动；

步骤103、装料车车厢形位检测：所述控制模块控制结构光源工作，将结构光源的光标投射在装料车车厢上，同时，所述控制模块控制摄像机对装料车的车厢进行图像采集，并将采集到的车厢图像发送至上位机，经过上位机的图像处理后得到装料车车厢的长度、装料车车厢的宽度和装料车车厢的深度；

步骤104、装料车位置第二次调整：所述控制模块通过所述滚轮驱动机构驱动所述滚轮机构转动，所述滚轮机构的转动带动履带平板向进舱门方向移动，直至装料车车厢位于闸门下方，且使装料车车厢的前侧面和闸门的前侧面位于同于竖直平面上，履带平板停止移动；

步骤二、设定沥青混合料装车参数：首先，根据步骤103中所述装料车车厢的长度设定装料车前后往复移动距离阈值，再根据步骤103中所述装料车车厢的深度设定沥青混合料高度阈值，同时，设定履带平板前后往复移动的第一移动速度值，完成沥青混合料装车参数的设定；然后采用压力传感器对装料车的初始重量进行检测并记录；

步骤三、快速平铺装车：步骤二中沥青混合料装车参数设定完后，打开闸门且使闸门的开度最大，所述控制模块通过所述滚轮驱动机构驱动所述滚轮机构转动，带动履带平板前后往返移动，旋转编码器对履带平板前后移动距离进行实时检测，并将采集到的前后移动距离发送至所述控制模块，使旋转编码器检测到的前后移动距离满足前后移动距离阈值，同时旋转编码器对履带平板的移动速度进行实时检测，并将采集到的移动速度发送至所述控制模块，使旋转编码器检测到的移动速度满足第一移动速度值，履带平板前后往返移动带动装料车前后往返移动快速平铺装车，同时，摄像机对装料车内的沥青混合料图像进行实时采集，并将采集到的沥青混合料图像发送至上位机，上位机经过图像处理后得到装料车内的沥青混合料高度，当装料车内的沥青混合料高度等于所述沥青混合料高度阈值时，关闭闸门停止快速平铺装车；

步骤四、精确平铺装车：步骤三中当装料车内的沥青混合料高度等于所述沥青混合料高度阈值时停止快速平铺装车，进入精确平铺装车，通过参数设置模块设定闸门开度和第二移动速度值，同时，所述控制模块控制履带平板的移动速度减少，闸门的开度减少，直线位移传感器对闸门的开度进行实时检测，直至闸门的开度符合闸门开度，转编码器对履带平板的移动速度进行实时检测，直至履带平板的移动速度符合第二移动速度值，履带平板前后往返移动带动装料车前后往返移动精确平铺装车，同时，摄像机对装料车内的沥青混合料图像进行实时采集，至装料车内的沥青混合料高度等于所述装料车车厢的深度时，沥青混合料装车完毕；

步骤五、装料车倒出和撒料回收：步骤四中沥青混合料装车完毕后，采用压力传感器对装料车的最终重量进行检测并记录，得到装料车内沥青混合料的重量并通过显示器进行同步显示，同时，所述控制模块控制履带平板移动，直至装料车车厢的后侧面至出舱门，所述控制模块通过所述气缸控制出舱门打开，驾驶员将装料车倒出后所述控制模块控制撒料回收装置工作对撒落在履带平板上的沥青混合料进行回收，撒落的沥青混合料回收完毕后所述控制模块关闭出舱门和照明光源。

上述的装车控制方法，其特征在于：步骤二中根据步骤103中所述装料车车厢的长度，通过参数设置模块设定装料车前后往复移动距离阈值，且所述装料车前后往复移动距离等于所述装料车车厢的长度；通过参数设置模块设定沥青混合料高度阈值，且所述沥青混合料高度阈值是所述装料车车厢的深度的2/3～9/10。

上述的装车控制方法，其特征在于：步骤四中闸门开度是闸门最大开度的1/3～1/5。

上述的装车控制方法，其特征在于：步骤四中所述第二移动速度值小于1m/s。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、所采用的沥青混合料装车系统结构简单、设计合理且投入成本较低、且安装布设方便。

2、所采用的沥青混合料装车系统功能全面，通过压力传感器对装料车的初始重量和装料车的最终重量进行检测并记录，得到装料车内沥青混合料的重量并通过显示器进行同步显示，实现对装料车中沥青混合料的重量的检测；通过直线位移传感器对闸门的开度进行实时检测，通过旋转编码器对履带平板的前后移动距离及移动速度进行实时检测，实现对闸门的开度、履带平板的前后移动距离和履带平板的移动速度的调整，从而实现快速平铺装车和精确平铺装车的控制，且在快速平铺装车和精确平铺装车阶段，所述控制模块通过所述滚轮驱动机构驱动所述滚轮机构转动带动履带平板前后往返移动，从而使装料车前后往返移动，实现沥青混合料的平铺装车，避免料堆式装车，且在混合料装车完毕后通过撒料回收装置对撒落在履带平板上的沥青混合料进行回收，操作方便，对沥青混合料装车过程实时控制，实现沥青混合料自动平铺式装车，有效地减少沥青混合料的装车离析，有利于提高路面施工质量。

3、所采用的沥青混合料装车系统操作简便，通过摄像机对装料车内的沥青混合料高度进行实时检测，从而将沥青混合料装车的过程分为快速平铺装车和精确平铺装车，避免出现溢料或欠料问题，无需工作人员在装料现场对装车过程进行监控，省工省时，且人员安全。

4、采用的沥青混合料装车系统减少环境污染且使用效果好，厢式装车室为封闭式装车环境，减少环境污染，且通过智能控制代替人工操作一方面减少撒料、溢料和欠料问题，提高装车质量和速度；另一方面远程人机操作，使操作人远离装料现场，改善操作人员的工作环境，降低操作人员安全和健康隐患，并且便于其它混合料和多种类型的装料车的装车，推广应用前景广泛。

5、所采用的装车控制方法步骤简单、设计合理且实现方便，投入成本较低。

6、所采用的装车控制方法能对闸门的开度、装料车前后往返移动距离、装料车前后往返的移动速度进行实时控制，便于操作人员远程调节，实现对沥青混合料装车的智能控制，最大程度地满足装车需求。

7、所采用的装车控制方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，首先是沥青混合料装车前的准备工作，将装料车倒车驶入履带平板上，光电传感器对装料车限位，且通过摄像机采集装料车车厢图像，得到装料车车厢的长度、装料车车厢的宽度和装料车车厢的深度；根据装料车车厢的长度、装料车车厢的宽度和装料车车厢的深度设定沥青混合料装车参数，沥青混合料装车参数设定完后履带平板前后往返移动带动装料车前后往返移动实现快速平铺装车；当沥青混合料高度等于所述沥青混合料高度阈值时，停止快速平铺装车中装料车进入精确平铺装车，从而减少闸门的开度和履带平板的移动速度直至装料车内的沥青混合料高度等于所述装料车车厢的深度时，沥青混合料装车完毕；最后将撒落在履带平板上的沥青混合料进行回收，整个控制过程简单，且能实时、准确地控制各过程的状态，使装车料自动平铺式装车。

综上所述，本发明设计合理、操作简便且使用效果好，对沥青混合料装车过程实时控制，实现沥青混合料自动平铺式装车，有效地减少沥青混合料的装车离析，且减少环境污染。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明基于机器视觉的沥青混合料装车系统的结构示意图。

图2为图1的B-B剖视图。

图3为本发明车辆移动平台的结构示意图。

图4为本发明机器视觉控制系统的电路原理框图。

图5为本发明控制方法的流程框图。

附图标记说明:

1—料门机构； 1-1—闸门； 1-2—直线位移传感器；

2—厢式装车室； 2-1—烟尘排出装置； 2-2—进舱门；

2-3—出舱门； 2-4—光电传感器； 3—车辆移动平台；

3-1—履带平板； 3-2—纵梁支架； 3-3—压力传感器；

3-4—电机； 3-5—撒料回收装置； 3-6—旋转编码器；

3-7—主动轮； 3-8—从动轮； 3-9—轴销滚轮；

4—中央单级减速驱动桥； 4-1—摄像机； 4-2—照明光源；

4-3—结构光源； 5—上位机； 6—气缸；

7—控制模块； 8—图像采集单元； 9—显示器；

10—参数设置模块； 11—喷嘴； 12—气动机构；

13—数据通信模块。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统，包括厢式装车室2、设置在厢式装车室2顶部的料门机构1、设置在厢式装车室2内且呈水平布设的车辆移动平台3和对沥青混合料装车过程进行控制的机器视觉控制系统，所述料门机构1包括用于控制沥青混合料流速的闸门1-1和对闸门1-1开度进行实时检测的直线位移传感器1-2，所述车辆移动平台3包括供装料车停放的履带平板3-1、设置在履带平板3-1底部的纵梁支架3-2、与履带平板3-1传动连接且带动履带平板3-1沿水平方向前后往返移动的滚轮机构和驱动所述滚轮机构转动的滚轮驱动机构，以及对撒落在履带平板3-1上的沥青混合料进行回收的撒料回收装置3-5，所述履带平板3-1、纵梁支架3-2和所述滚轮机构的数量均为两个，两个所述履带平板3-1呈左右平行布设；

所述机器视觉控制系统包括控制模块7、用于对厢式装车室2进行照明的照明装置、对履带平板3-1前后移动距离及移动速度进行实时检测的旋转编码器3-6和对履带平板3-1上装料车的重量进行实时检测的压力传感器3-3，以及对装料车内的沥青混合料高度进行实时检测的摄像机4-1和对装料车进行定位的光电传感器2-4，所述滚轮驱动机构、撒料回收装置3-5和所述照明装置均由所述控制模块7进行控制，所述摄像机4-1、旋转编码器3-6、压力传感器3-3、直线位移传感器1-2和光电传感器2-4均与所述控制模块7连接；所述照明装置包括照明光源4-2和结构光源4-3，所述照明光源4-2和结构光源4-3均由所述控制模块7进行控制。

本实施例中，通过压力传感器3-3对装料车的初始重量和装料车的最终重量进行检测并记录，得到装料车内沥青混合料的重量并通过显示器9进行同步显示，实现对装料车中沥青混合料的重量的检测。

本实施例中，通过直线位移传感器1-2对闸门1-1的开度进行实时检测，通过旋转编码器3-6对履带平板3-1的前后移动距离及移动速度进行实时检测，通过对闸门1-1的开度、履带平板3-1的前后移动距离和履带平板3-1的移动速度进行调整，实现沥青混合料装车过程的调节和控制，调节和控制操作简单。

本实施例中，在快速平铺装车和精确平铺装车过程，所述控制模块7通过所述滚轮驱动机构驱动所述滚轮机构转动带动履带平板3-1前后往返移动，从而使装料车能前后往返移动，实现沥青混合料的平铺装车，避免料堆式装车，混合料装车完毕后通过撒料回收装置3-5对撒落在履带平板3-1上的沥青混合料进行回收，操作方便，实现沥青混合料自动平铺式装车，有效地减少沥青混合料的装车离析，有利于提高路面施工质量。

本实施例中，通过摄像机4-1对装料车内的沥青混合料高度进行实时检测，从而将沥青混合料装车的过程分为快速平铺装车和精确平铺装车，避免出现溢料或欠料问题，无需工作人员在装料现场对装料车的装车过程进行控制，省工省时，且人员安全。

本实施例中，所述滚轮机构包括设置在履带平板3-1一端且与履带平板3-1传动连接的主动轮3-7、设置在履带平板3-1另一端且与履带平板3-1传动连接的从动轮3-8和多个设置在履带平板3-1中且沿履带平板3-1长度方向平行布设的轴销滚轮3-9，所述旋转编码器3-6安装在从动轮3-8上；

所述滚轮驱动机构包括电机3-4和与电机3-4输出端相接的中央单级减速驱动桥4，所述电机3-4由所述控制模块7进行控制，所述中央单级减速驱动桥4与两个所述主动轮3-7均传动连接。

本实施例中，通过设置中央单级减速驱动桥4从而使两个所述主动轮3-7同步转动，保证两个履带平板3-1同步转动，进而保证位于两个履带平板3-1上的装料车随着两个履带平板3-1同步移动。

本实施例中，所述厢式装车室2包括厢体、设置在所述厢体顶部的烟尘排出装置2-1、设置在所述厢体一侧的进舱门2-2和设置在所述厢体另一侧的出舱门2-3，所述进舱门2-2和出舱门2-3均由气缸6控制打开和关闭，所述气缸6由所述控制模块7进行控制，所述摄像机4-1通过图像采集单元8和控制模块7连接。

本实施例中，车辆移动平台3设置在地面内，从而所述厢体、烟尘排出装置2-1、进舱门2-2、出舱门2-3和地面围成封闭式装车环境，减少环境污染。

实际使用过程中，两个所述履带平板3-1的上侧面和地面位于同一水平面上，便于装料车的倒入和倒出。

本实施例中，烟尘排出装置2-1的设置，是为了将厢式装车室2的烟尘排出厢式装车室2，避免烟尘存在影响摄像机4-1图像采集，给图像处理结果带来误差。

如图4所示，本实施例中，所述机器视觉控制系统还包括图像采集单元8和参数设置模块10，以及显示器9和设置在搅拌站控制室内的上位机5，所述参数设置模块10和显示器9均与所述控制模块7连接，所述控制模块7通过数据通信模块13与所述上位机5相接。

本实施例中，数据通信模块13的设置，是为了将装料车检测过程中的检测数据传输给上位机5，便于在搅拌站控制室内工作人员的控制，控制便捷。

本实施例中，所述撒料回收装置3-5包括设置在履带平板3-1外侧的回收槽、设置在履带平板3-1内侧的喷嘴机构和驱动所述喷嘴机构动作且与所述喷嘴机构连接的气动机构12，所述气动机构12由所述控制模块7进行控制；

所述喷嘴机构包括两列沿履带平板3-1的长度方向设置且位于两个履带平板3-1内侧的喷嘴机构，每列所述喷嘴机构均包括多个等间距设置的喷嘴11，且所述喷嘴11朝向所述回收槽的方向布设；

所述气动机构12包括气泵，所述气泵通过气体输送管与喷嘴机构连接，且所述气泵由所述控制模块7进行控制。

本实施例中，通过设置喷嘴11，是为了将履带平板3-1上的撒落沥青混合料吹落进所述回收槽进行回收，同时避免撒落沥青混合料产生烟尘影响装车环境。

如图5所示的一种装车控制方法，包括以下步骤：步骤一、沥青混合料装车前准备工作，过程如下：

步骤101、装料车倒车驶入：所述控制模块7通过所述气缸6控制进舱门2-2打开，驾驶员将装料车倒车驶入厢式装车室2内，且使装料车的两个车轮分别位于两个所述履带平板3-1上；

步骤102、装料车位置第一次调整：所述控制模块7通过所述滚轮驱动机构驱动所述滚轮机构转动，所述滚轮机构的转动带动履带平板3-1向出舱门2-3方向移动，直至装料车车厢的后侧面恰好遮挡住光电传感器2-4，光电传感器2-4检测不到信号时，履带平板3-1停止移动；

步骤103、装料车车厢形位检测：所述控制模块7控制结构光源4-3工作，将结构光源4-3的光标投射在装料车车厢上，同时，所述控制模块7控制摄像机4-1对装料车的车厢进行图像采集，并将采集到的车厢图像发送至上位机5，经过上位机5的图像处理后得到装料车车厢的长度、装料车车厢的宽度和装料车车厢的深度；

步骤104、装料车位置第二次调整：所述控制模块7通过所述滚轮驱动机构驱动所述滚轮机构转动，所述滚轮机构的转动带动履带平板3-1向进舱门2-2方向移动，直至装料车车厢位于闸门1-1下方，且使装料车车厢的前侧面和闸门1-1的前侧面位于同于竖直平面上，履带平板3-1停止移动；

步骤二、设定沥青混合料装车参数：首先，根据步骤103中所述装料车车厢的长度设定装料车前后往复移动距离阈值，再根据步骤103中所述装料车车厢的深度设定沥青混合料高度阈值，同时，设定履带平板3-1前后往复移动的第一移动速度值，完成沥青混合料装车参数的设定；然后采用压力传感器3-3对装料车的初始重量进行检测并记录；

步骤三、快速平铺装车：步骤二中沥青混合料装车参数设定完后，打开闸门1-1且使闸门1-1的开度最大，所述控制模块7通过所述滚轮驱动机构驱动所述滚轮机构转动，带动履带平板3-1前后往返移动，旋转编码器3-6对履带平板3-1前后移动距离进行实时检测，并将采集到的前后移动距离发送至所述控制模块7，使旋转编码器3-6检测到的前后移动距离满足前后移动距离阈值，同时旋转编码器3-6对履带平板3-1的移动速度进行实时检测，并将采集到的移动速度发送至所述控制模块7，使旋转编码器3-6检测到的移动速度满足第一移动速度值，履带平板3-1前后往返移动带动装料车前后往返移动快速平铺装车，同时，摄像机4-1对装料车内的沥青混合料图像进行实时采集，并将采集到的沥青混合料图像发送至上位机5，上位机5经过图像处理后得到装料车内的沥青混合料高度，当装料车内的沥青混合料高度等于所述沥青混合料高度阈值时，关闭闸门1-1停止快速平铺装车；

步骤四、精确平铺装车：步骤三中当装料车内的沥青混合料高度等于所述沥青混合料高度阈值时停止快速平铺装车，进入精确平铺装车，通过参数设置模块10设定闸门开度和第二移动速度值，同时，所述控制模块7控制履带平板3-1的移动速度减少，闸门1-1的开度减少，直线位移传感器1-2对闸门1-1的开度进行实时检测，直至闸门1-1的开度符合闸门开度，转编码器3-6对履带平板3-1的移动速度进行实时检测，直至履带平板3-1的移动速度符合第二移动速度值，履带平板3-1前后往返移动带动装料车前后往返移动精确平铺装车，同时，摄像机4-1对装料车内的沥青混合料图像进行实时采集，至装料车内的沥青混合料高度等于所述装料车车厢的深度时，沥青混合料装车完毕；

步骤五、装料车倒出和撒料回收：步骤四中沥青混合料装车完毕后，采用压力传感器3-3对装料车的最终重量进行检测并记录，得到装料车内沥青混合料的重量并通过显示器9进行同步显示，同时，所述控制模块7控制履带平板3-1移动，直至装料车车厢的后侧面至出舱门2-3，所述控制模块7通过所述气缸6控制出舱门2-3打开，驾驶员将装料车倒出后所述控制模块7控制撒料回收装置3-5工作对撒落在履带平板3-1上的沥青混合料进行回收，撒落的沥青混合料回收完毕后所述控制模块7关闭出舱门2-3和照明光源4-2。

本实施例中，步骤二中根据步骤103中所述装料车车厢的长度，通过参数设置模块10设定装料车前后往复移动距离阈值，且所述装料车前后往复移动距离等于所述装料车车厢的长度；通过参数设置模块10设定沥青混合料高度阈值，且所述沥青混合料高度阈值是所述装料车车厢的深度的2/3～9/10。

本实施例中，步骤103中所述沥青混合料高度阈值是所述装料车车厢的深度的2/3，实际使用过程中，可根据具体需求将所述沥青混合料高度阈值进行相应调整。

本实施例中，步骤四中闸门开度是闸门最大开度的1/3～1/5。

本实施例中，步骤四所述闸门开度是闸门最大开度的1/3。实际使用过程中，可根据具体需求将所述闸门开度进行相应调整。

本实施例中，步骤四中所述第二移动速度值小于1m/s。

本实施例中，步骤四所述第二移动速度值为0.9m/s。实际使用过程中，可根据具体需求对所述第二移动速度值进行相应调整。

综上所述，本发明装车控制方法步骤简单、设计合理且实现方便，能对闸门的开度、装料车前后往返移动距离、装料车前后往返的移动速度进行实时控制，便于控制装车速度，实现对沥青混合料装车的智能控制，从而实现沥青混合料自动平铺式装车，有效地减少沥青混合料的装车离析，且减少环境污染，沥青混合料装车的智能控制代替人工操作，一方面减少撒料、溢料和欠料问题，提高装车质量和速度；另一方面远程人机操作，使操作人远离装料现场，改善操作人员的工作环境，降低操作人员安全和健康隐患，并且便于其它混合料和多种类型的装料车的装车，推广应用前景广泛。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统，其特征在于：包括厢式装车室(2)、设置在厢式装车室(2)顶部的料门机构(1)、设置在厢式装车室(2)内且呈水平布设的车辆移动平台(3)和对沥青混合料装车过程进行控制的机器视觉控制系统，所述料门机构(1)包括用于控制沥青混合料流速的闸门(1-1)和对闸门(1-1)开度进行实时检测的直线位移传感器(1-2)，所述车辆移动平台(3)包括供装料车停放的履带平板(3-1)、设置在履带平板(3-1)底部的纵梁支架(3-2)、与履带平板(3-1)传动连接且带动履带平板(3-1)沿水平方向前后往返移动的滚轮机构和驱动所述滚轮机构转动的滚轮驱动机构，以及对撒落在履带平板(3-1)上的沥青混合料进行回收的撒料回收装置(3-5)，所述履带平板(3-1)、纵梁支架(3-2)和所述滚轮机构的数量均为两个，两个所述履带平板(3-1)呈左右平行布设；

所述机器视觉控制系统包括控制模块(7)、用于对厢式装车室(2)进行照明的照明装置、对履带平板(3-1)前后移动距离及移动速度进行实时检测的旋转编码器(3-6)和对履带平板(3-1)上装料车的重量进行实时检测的压力传感器(3-3)，以及对装料车内的沥青混合料高度进行实时检测的摄像机(4-1)和对装料车进行定位的光电传感器(2-4)，所述滚轮驱动机构、撒料回收装置(3-5)和所述照明装置均由所述控制模块(7)进行控制，所述摄像机(4-1)、旋转编码器(3-6)、压力传感器(3-3)、直线位移传感器(1-2)和光电传感器(2-4)均与所述控制模块(7)连接；所述照明装置包括照明光源(4-2)和结构光源(4-3)，所述照明光源(4-2)和结构光源(4-3)均由所述控制模块(7)进行控制；

所述滚轮机构包括设置在履带平板(3-1)一端且与履带平板(3-1)传动连接的主动轮(3-7)、设置在履带平板(3-1)另一端且与履带平板(3-1)传动连接的从动轮(3-8)和多个设置在履带平板(3-1)中且沿履带平板(3-1)长度方向平行布设的轴销滚轮(3-9)，所述旋转编码器(3-6)安装在从动轮(3-8)上；

所述滚轮驱动机构包括电机(3-4)和与电机(3-4)输出端相接的中央单级减速驱动桥(4)，所述电机(3-4)由所述控制模块(7)进行控制，所述中央单级减速驱动桥(4)与两个所述主动轮(3-7)均传动连接；

所述厢式装车室(2)包括厢体、设置在所述厢体顶部的烟尘排出装置(2-1)、设置在所述厢体一侧的进舱门(2-2)和设置在所述厢体另一侧的出舱门(2-3)，所述进舱门(2-2)和出舱门(2-3)均由气缸(6)控制打开和关闭，所述气缸(6)由所述控制模块(7)进行控制；

所述机器视觉控制系统还包括图像采集单元(8)和参数设置模块(10)，以及显示器(9)和设置在搅拌站控制室内的上位机(5)，所述参数设置模块(10)和显示器(9)均与所述控制模块(7)连接，所述控制模块(7)通过数据通信模块(13)与所述上位机(5)相接，所述摄像机(4-1)通过图像采集单元(8)和控制模块(7)连接。

2.按照权利要求1所述的一种基于机器视觉的沥青混合料装车系统，其特征在于：所述撒料回收装置(3-5)包括设置在履带平板(3-1)外侧的回收槽、设置在履带平板(3-1)内侧的喷嘴机构和驱动所述喷嘴机构动作且与所述喷嘴机构连接的气动机构(12)，所述气动机构(12)由所述控制模块(7)进行控制；

所述喷嘴机构包括两列沿履带平板(3-1)的长度方向设置且位于两个履带平板(3-1)内侧的喷嘴机构，每列所述喷嘴机构均包括多个等间距设置的喷嘴(11)，且所述喷嘴(11)朝向所述回收槽的方向布设；

所述气动机构(12)包括气泵，所述气泵通过气体输送管与喷嘴机构连接，且所述气泵由所述控制模块(7)进行控制。

3.一种利用如权利要求1所述基于机器视觉的沥青混合料装车系统对装料车进行控制的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、沥青混合料装车前准备工作，过程如下：

步骤101、装料车倒车驶入：所述控制模块(7)通过所述气缸(6)控制进舱门(2-2)打开，驾驶员将装料车倒车驶入厢式装车室(2)内，且使装料车的两个车轮分别位于两个所述履带平板(3-1)上；

步骤102、装料车位置第一次调整：所述控制模块(7)通过所述滚轮驱动机构驱动所述滚轮机构转动，所述滚轮机构的转动带动履带平板(3-1)向出舱门(2-3)方向移动，直至装料车车厢的后侧面恰好遮挡住光电传感器(2-4)，光电传感器(2-4)检测不到信号时，履带平板(3-1)停止移动；

步骤103、装料车车厢形位检测：所述控制模块(7)控制结构光源(4-3)工作，将结构光源(4-3)的光标投射在装料车车厢上，同时，所述控制模块(7)控制摄像机(4-1)对装料车的车厢进行图像采集，并将采集到的车厢图像发送至上位机(5)，经过上位机(5)的图像处理后得到装料车车厢的长度、装料车车厢的宽度和装料车车厢的深度；

步骤104、装料车位置第二次调整：所述控制模块(7)通过所述滚轮驱动机构驱动所述滚轮机构转动，所述滚轮机构的转动带动履带平板(3-1)向进舱门(2-2)方向移动，直至装料车车厢位于闸门(1-1)下方，且使装料车车厢的前侧面和闸门(1-1)的前侧面位于同于竖直平面上，履带平板(3-1)停止移动；

步骤二、设定沥青混合料装车参数：首先，根据步骤103中所述装料车车厢的长度设定装料车前后往复移动距离阈值，再根据步骤103中所述装料车车厢的深度设定沥青混合料高度阈值，同时，设定履带平板(3-1)前后往复移动的第一移动速度值，完成沥青混合料装车参数的设定；然后采用压力传感器(3-3)对装料车的初始重量进行检测并记录；

步骤三、快速平铺装车：步骤二中沥青混合料装车参数设定完后，打开闸门(1-1)且使闸门(1-1)的开度最大，所述控制模块(7)通过所述滚轮驱动机构驱动所述滚轮机构转动，带动履带平板(3-1)前后往返移动，旋转编码器(3-6)对履带平板(3-1)前后移动距离进行实时检测，并将采集到的前后移动距离发送至所述控制模块(7)，使旋转编码器(3-6)检测到的前后移动距离满足前后移动距离阈值，同时旋转编码器(3-6)对履带平板(3-1)的移动速度进行实时检测，并将采集到的移动速度发送至所述控制模块(7)，使旋转编码器(3-6)检测到的移动速度满足第一移动速度值，履带平板(3-1)前后往返移动带动装料车前后往返移动快速平铺装车，同时，摄像机(4-1)对装料车内的沥青混合料图像进行实时采集，并将采集到的沥青混合料图像发送至上位机(5)，上位机(5)经过图像处理后得到装料车内的沥青混合料高度，当装料车内的沥青混合料高度等于所述沥青混合料高度阈值时，关闭闸门(1-1)停止快速平铺装车；

步骤四、精确平铺装车：步骤三中当装料车内的沥青混合料高度等于所述沥青混合料高度阈值时停止快速平铺装车，进入精确平铺装车，通过参数设置模块(10)设定闸门开度和第二移动速度值，同时，所述控制模块(7)控制履带平板(3-1)的移动速度减少，闸门(1-1)的开度减少，直线位移传感器(1-2)对闸门(1-1)的开度进行实时检测，直至闸门(1-1)的开度符合闸门开度，转编码器(3-6)对履带平板(3-1)的移动速度进行实时检测，直至履带平板(3-1)的移动速度符合第二移动速度值，履带平板(3-1)前后往返移动带动装料车前后往返移动精确平铺装车，同时，摄像机(4-1)对装料车内的沥青混合料图像进行实时采集，至装料车内的沥青混合料高度等于所述装料车车厢的深度时，沥青混合料装车完毕；

步骤五、装料车倒出和撒料回收：步骤四中沥青混合料装车完毕后，采用压力传感器(3-3)对装料车的最终重量进行检测并记录，得到装料车内沥青混合料的重量并通过显示器(9)进行同步显示，同时，所述控制模块(7)控制履带平板(3-1)移动，直至装料车车厢的后侧面至出舱门(2-3)，所述控制模块(7)通过所述气缸(6)控制出舱门(2-3)打开，驾驶员将装料车倒出后所述控制模块(7)控制撒料回收装置(3-5)工作对撒落在履带平板(3-1)上的沥青混合料进行回收，撒落的沥青混合料回收完毕后所述控制模块(7)关闭出舱门(2-3)和照明光源(4-2)。

4.按照权利要求3所述的对装料车进行控制的方法，其特征在于：步骤二中根据步骤103中所述装料车车厢的长度，通过参数设置模块(10)设定装料车前后往复移动距离阈值，且所述装料车前后往复移动距离等于所述装料车车厢的长度；通过参数设置模块(10)设定沥青混合料高度阈值，且所述沥青混合料高度阈值是所述装料车车厢的深度的2/3～9/10。

5.按照权利要求3所述的对装料车进行控制的方法，其特征在于：步骤四中闸门开度是闸门最大开度的1/3～1/5。

6.按照权利要求3所述的对装料车进行控制的方法，其特征在于：步骤四中所述第二移动速度值小于1m/s。