CN107748115A - 岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别的系统及方法 - Google Patents

岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别系统，包括操作台、计算机、工业照相机、电子秤、支架、机械手和托盘；托盘固定在操作台上，用于盛放土样盒；电子秤平放在工业照相机正下方的操作台上，电子秤的称重面位于工业照相机镜头的正下方；计算机分别通过连接电缆与工业照相机、电子秤和机械手连接，用于控制工业照相机、机械手、电子秤和数据的存储及分析；机械手用于在计算机的控制下，将托盘中的土样盒放置到电子秤上；工业照相机倒立悬挂在支架的前端，用于对放置到电子秤上的土样盒进行拍照。本发明还公开了利用该系统进行土样盒的自动称重、编号自动识别的方法。该方法自动化程度高，可大幅提高试验效率，降低人工成本。

Description

岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别的系统及方法
技术领域
本发明属于铁路岩土试验技术领域，具体涉及一种岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别的系统及方法。
背景技术
土的含水率测试是工程勘察中必不可少的环节，目前多是采用烘干法进行测试，即：将土样用土样盒灌装，然后进行称重，之后进行高温烘干，然后再次称重，进而获得土样内的含水量，在烘干前后需要进行土样盒的编号、称重及记录工作。目前，称重工序是将土样盒放置于天平、电子秤等称重设备，土样盒编号的识别及重量的记录是由人工手动完成，一般铁路设计院的试验室中，人均日称重土工盒数量可达到几百个，年累计达几十万个，数量巨大，工作内容单一、枯燥，易出错。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种自动化程度较高的岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别的系统。
本发明的另一目的是提供一种利用上述岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别系统进行土样的含水率测试方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别系统，所述土样盒上有英文和数字组合编号，该系统包括操作台、计算机、工业照相机、电子秤、支架、机械手和托盘，所述支架安装在操作台上的一侧；所述托盘固定在操作台上，用于盛放所述土样盒，多个土样盒在托盘内并排摆放；所述电子秤平放在工业照相机正下方的操作台上，电子秤的称重面位于工业照相机的镜头的正下方，用于称取土样盒的重量并将称重值传输至计算机；所述计算机分别通过连接电缆与所述工业照相机、电子秤和机械手连接，用于控制工业照相机、机械手、电子秤和数据的存储及分析；所述机械手用于在计算机的控制下，将托盘中的土样盒放置到电子秤上；所述工业照相机倒立悬挂在支架的前端，用于对放置到电子秤上的土样盒进行拍照。
优选的是，所述机械手安装在支架和电子秤之间，所述计算机放置在操作台远离支架的一端。
一种利用上述系统进行岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别的方法包括以下步骤：
S1、系统参数设定：
调节工业照相机(2)的焦距，以获得清晰的土样盒的照片；通过计算机设定启动工业照相机(2)的土样盒重量阈值，以土样盒装满土样的重量为基础；建立坐标系，设置各土样盒 (1)在托盘中的坐标及机械手的行动路径；
S2、土样盒放置、重量值回传及工业照相机拍照：
计算机控制机械手按设定位置夹起土样盒，并将其放置于电子秤称重台之上，电子秤的称重值传输至计算机；当称重值达到设定重量阈值时，计算机控制工业照相机启动，对电子秤上的土样盒进行拍照并回传照片至计算机；在称重后，机械手将被称重后的土样盒放回托盘中原来的位置；
S3、计算机图像分析：
计算机在接收照片之后，对照片进行图像分析，自动识别土样盒上的编号；
S4、土样盒编号、重量数据存储：
在土样盒编号由计算机自动识别后，将该编号及土样盒的称重值以数据库的形式存储于计算机硬盘。
上述方法中，计算机控制工业照相机启动对土样盒拍照的方法包括以下步骤：
1)计算机控制机械手将土样盒放置于电子秤称重台：
在土样盒充满土样后，将土样盒放置在托盘指定位置，且将有编码面朝上，然后计算机控制机械手将土样盒放置在电子秤的称重台上；
2)判断是否达到阈值：
计算机实时监测电子的秤称重数值，并与设定阈值相比较，如果达到阈值，则进行下一步；如果未达到阈值，则返回S23，重新调节重量阈值；
3)计算机控制工业照相机启动并对土样盒拍照：
计算机控制工业照相机对称重台上的土样盒进行拍照，并回传图像至计算机。
上述方法中，土样盒编号、重量数据存储的方法为：以工程名称建立excel文件及access 数据库，并将土样盒编号、重量数据存入。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用一体化模式，自动化程度高，可大幅提高岩土工程土样含水率的测试效率，降低人工成本。计算机实时监视和控制机械手、工业照相机、电子秤，通过机械手自动夹取土样盒、称重后将土样盒摆回原位，计算机软件自动识别编码、自动存储数据；
2、通过图像识别技术来识别编码，识别稳定度高。土样盒一般为铝盒，编码刻在土样盒表面，即使编码被土填平，但通过图像识别技术仍能识别，与条形码、二维码等识别技术相比较，识别的稳定性更高；
3、数据存储形式为数据库模式，且为计算机自动记录，因此，与下一程序接口更容易衔接，可按下一程序分析软件的要求设置输出数据库的格式，存储更为灵活、自由，且可以将土样盒的照片一并记录。采用人工称重难以达到信息如此丰富。
附图说明
图1是本发明的岩土工程土样盒自动称重、编号自动识别系统的连接结构示意图。
附图中主要部件符号说明：
1：操作台 2：计算机
3：工业照相机 4：电子秤
5：计算机与工业照相机连接通讯电缆 6：计算机与电子秤连接通讯电缆
7：计算机与机械手连接通讯电缆 8：支架
9：土样盒 10：机械手
11：托盘
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别系统做进一步说明。图1是本发明的岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别系统的连接结构示意图。如图1所示，本发明的岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别系统包括操作台1、计算机2、工业照相机3、电子秤4、支架8、机械手10和托盘11。支架8安装在操作台1上的一侧，托盘11固定在操作台1上，用于盛放所述土样盒1。电子秤4平放在工业照相机 3正下方的操作台1上，电子秤的称重面位于工业照相机3的镜头的正下方，用于称取土样盒1的重量并将称重值传输至计算机2。计算机2分别通过连接电缆5、6、7与所述工业照相机3、电子秤4和机械手10连接，用于控制工业照相机3、机械手10、电子秤4和数据的存储及分析。机械手10用于在计算机2的控制下，将托盘11中的土样盒9放置到电子秤4 上，工业照相机3倒立悬挂在支架8的前端，用于对放置到电子秤4上的土样盒9进行拍照。在本发明的一个实施例中，机械手10安装在支架8和电子秤4之间，计算机2放置在操作台远离支架8的一端。
本发明的具体实现思路如下：①首先将光学摄像头固定于电子秤上方，实现对电子秤称重面的覆盖扫描；②计算机控制机械手将土样盒从托盘放置在电子秤称重台；③计算机软件实时读取电子秤的称重值，当称重值达到设置阀值时，触发摄像头启动扫描并进行土样盒编号的图像识别；④土样盒编号识别完成后，计算机软件自动将土样盒编号、称重值记录于excel 表格及access数据库文件。
利用上述系统进行岩土工程土样盒自动称重、编号自动识别方法包括：测量系统搭建，系统参数设定，土样盒放置、重量值回传及工业照相机拍照，计算机图像分析及编号识别以及土样盒编号、重量数据存储。具体步骤如下：
S1、系统参数设定：
调节工业照相机(2)的焦距，以获得清晰的土样盒的照片；
通过计算机设定启动工业照相机(2)的土样盒重量阈值，以土样盒装满土样的重量为基础；
建立坐标系，设置各土样盒(1)在托盘中的坐标及机械手的行动路径；
S2、土样盒放置、重量值回传及工业照相机拍照：
计算机控制机械手按设定位置夹起土样盒，并将其放置于电子秤称重台之上，电子秤的称重值传输至计算机；当称重值达到设定重量阈值时，计算机控制工业照相机启动，对电子秤上的土样盒进行拍照并回传照片至计算机；在称重后，机械手将被称重后的土样盒放回托盘中原来的位置；
S3、计算机图像分析：
计算机在接收照片之后，对照片进行图像分析，自动识别土样盒上的编号；
S4、土样盒编号、重量数据存储：
在土样盒编号由计算机自动识别后，将该编号及土样盒的称重值以数据库的形式存储于计算机硬盘。
所述计算机控制工业照相机启动对土样盒拍照的方法包括以下步骤：
1)计算机控制机械手将土样盒放置于电子秤称重台：
在土样盒充满土样后，将土样盒放置在托盘指定位置，且将有编码面朝上，然后计算机控制机械手将土样盒放置在电子秤的称重台上；
2)判断是否达到阈值：
计算机实时监测电子的秤称重数值，并与设定阈值相比较，如果达到阈值，则进行下一步；如果未达到阈值，则返回S23，重新调节重量阈值；
3)计算机控制工业照相机启动并对土样盒拍照：
计算机控制工业照相机对称重台上的土样盒进行拍照，并回传图像至计算机。
7、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，土样盒编号、重量数据存储的方法为：以工程名称建立excel文件及access数据库，并将土样盒编号、重量数据存入。

Claims (5)

1.一种岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别系统，所述土样盒上有英文和数字组合编号，其特征在于：该系统包括操作台(1)、计算机(2)、工业照相机(3)、电子秤(4)、支架(8)、机械手(10)和托盘(11)，
所述支架(8)安装在操作台(1)上的一侧；
所述托盘(11)固定在操作台(1)上，用于盛放所述土样盒(9)；
所述电子秤(4)平放在工业照相机(3)正下方的操作台(1)上，电子秤的称重面位于工业照相机(3)的镜头的正下方，用于称取土样盒(9)的重量并将称重值传输至计算机(2)；
所述计算机(2)分别通过连接电缆(5、6、7)与所述工业照相机(3)、电子秤(4)和机械手(10)连接，用于控制工业照相机(3)、机械手(10)、电子秤(4)和数据的存储及分析；
所述机械手(10)用于在计算机(2)的控制下，将托盘(11)中的土样盒(9)放置到电子秤(4)上；
所述工业照相机(3)倒立悬挂在支架(8)的前端，用于对放置到电子秤(4)上的土样盒(9)进行拍照。
2.根据权利要求1所述的岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别系统，其特征在于：所述机械手(10)安装在支架(8)和电子秤(4)之间，所述计算机(2)放置在操作台远离支架(8)的一端。
3.一种利用权利要求1或2所述的系统进行岩土工程土样盒自动称重和编号自动识别的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、系统参数设定：
调节工业照相机(2)的焦距，以获得清晰的土样盒的照片；
通过计算机设定启动工业照相机(2)的土样盒重量阈值，以土样盒装满土样的重量为基础；
建立坐标系，设置各土样盒(1)在托盘中的坐标及机械手的行动路径；
S2、土样盒放置、重量值回传及工业照相机拍照：
计算机控制机械手按设定位置夹起土样盒，并将其放置于电子秤称重台之上，电子秤的称重值传输至计算机；当称重值达到设定重量阈值时，计算机控制工业照相机启动，对电子秤上的土样盒进行拍照并回传照片至计算机；在称重后，机械手将被称重后的土样盒放回托盘中原来的位置；
S3、计算机图像分析：
计算机在接收照片之后，对照片进行图像分析，自动识别土样盒上的编号；
S4、土样盒编号、重量数据存储：
在土样盒编号由计算机自动识别后，将该编号及土样盒的称重值以数据库的形式存储于计算机硬盘。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算机控制工业照相机启动对土样盒拍照的方法包括以下步骤：
1)计算机控制机械手将土样盒放置于电子秤称重台：
在土样盒充满土样后，将土样盒放置在托盘指定位置，且将有编码面朝上，然后计算机控制机械手将土样盒放置在电子秤的称重台上；
2)判断是否达到阈值：
计算机实时监测电子的秤称重数值，并与设定阈值相比较，如果达到阈值，则进行下一步；如果未达到阈值，则返回S23，重新调节重量阈值；
3)计算机控制工业照相机启动并对土样盒拍照：
计算机控制工业照相机对称重台上的土样盒进行拍照，并回传图像至计算机。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，土样盒编号、重量数据存储的方法为：以工程名称建立excel文件及access数据库，并将土样盒编号、重量数据存入。
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