CN111023975A - 露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置及方法 - Google Patents

露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111023975A
CN111023975A CN201911403475.4A CN201911403475A CN111023975A CN 111023975 A CN111023975 A CN 111023975A CN 201911403475 A CN201911403475 A CN 201911403475A CN 111023975 A CN111023975 A CN 111023975A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light curtain
light
image
green
carriage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911403475.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111023975B (zh
Inventor
张雪飞
王重秋
刘佰龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu hengwang Digital Technology Co.,Ltd.
Xuzhou Zhongkuang RONGTONG Information Technology Co., Ltd
Original Assignee
Xuzhou Zhongkuang Rongtong Information Technology Co Ltd
Inner Mongolia Guangna Information Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xuzhou Zhongkuang Rongtong Information Technology Co Ltd, Inner Mongolia Guangna Information Technology Co ltd filed Critical Xuzhou Zhongkuang Rongtong Information Technology Co Ltd
Priority to CN201911403475.4A priority Critical patent/CN111023975B/zh
Publication of CN111023975A publication Critical patent/CN111023975A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111023975B publication Critical patent/CN111023975B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2504—Calibration devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/254—Projection of a pattern, viewing through a pattern, e.g. moiré
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/28—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring areas
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/11—Region-based segmentation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/12—Edge-based segmentation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
    • G06T7/33—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods
    • G06T7/337—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods involving reference images or patches
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10024—Color image

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置及方法，装置包括立柱、遮光棚、行车道、光标尺、摄像机、光幕竖梁、光幕横梁、工控机和红色光灯箱，行车道沿水平横向设置在地面上，光幕竖梁沿竖直方向布置在行车道两侧，光幕横梁沿水平纵向布置在光幕竖梁顶端，光幕横梁上部中间位置设有红色光灯箱，光幕竖梁、光幕横梁以及底部的行车道构成了光幕门，光标尺贴装在车厢侧板顶部平面上，摄像机设置在遮光棚底部中间位置，摄像机连接到设置于遮光棚底部的工控机上，采用激光光幕辅助成像、图像识别车厢矿石轮廓的方式，经过图像采集、图像校正、图像提取、图像分割和绿光幕面积计算，获得车厢矿石方量，结构新颖，可靠实用，经济性良好。

Description

露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种矿石方量检测装置及方法，尤其是一种适用于露天矿汽车运输的露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置及方法。
背景技术
矿用自卸卡车是国内外大型露天矿区汽车运输的主要装备，担负着运输矿石、岩土的重要任务。矿用自卸卡车主要由车头、车架、车厢、车轮以及附带的动力、制动、减震缓冲装置等构成，具备自重大、载重大、体积大的特点，担负着运输矿石和岩土的重要任务。
矿石方量是衡量矿用自卸卡车效能的重要参数，是企业制定合理生产和排土任务的主要依据，也是考核驾驶员工作绩效的关键指标之一。目前，针对矿用自卸卡车的矿石方量检测主要有以下几种方式：第一，依据车厢的额定容积，人工察看估算矿用自卸卡车装载的矿石方量；第二，利用光幕发生器和光幕接收器形成光幕，基于车辆对光幕的遮挡，依靠光幕接收器接收到的光幕变化来检测车辆的轮廓尺寸变化，从而获得矿石方量，如专利申请号为CN201610595422.7的车辆外廓尺寸光幕测量装置及方法；第三，利用激光测距方式扫描获取目标物外表面的坐标信息来计算矿石方量，可以采用激光束空间角位移变化获取目标物外表面的坐标信息，形成车辆外表面的激光雷达点云，如专利申请号为CN201910100424.8的基于激光雷达的车辆外廓尺寸自动检测系统及方法，也可以采用多个激光雷达构成激光雷达阵列，以阵列扫描的方式获取车辆的外尺寸轮廓，如专利申请号为CN201910041379.3的电机车车厢动态测量装置；第四，利用激光测距与机器视觉测距相结合的方式，融合激光单点测距精度高和双目机器视觉对纹理信息敏感的优点，对激光雷达获得的目标物外表面点云与双目相机获得的相应点云进行融合，提高测距精度，获得更为准确地车辆外表面尺寸，如专利申请号为CN201810240140.4的基于激光雷达和双目可见光相机联合测量方法。
然而，现有研究尚存在以下问题：第一，采用人工察看估算矿石方量的方式，显然误差很大；第二，采用光幕遮挡的方式测量车辆的外廓尺寸，主要适用于测量整车的宽度和高度，旨在对车辆进行限高限宽，缺乏对车辆轮廓细节的分辨，估算的矿石方量准确性差；第三，激光雷达扫描主要利用点光源发射激光束，入射到目标物后，依赖检测反射回来的激光束进行测距，受限于工作原理，激光束的入射角度以及目标物的反射特性对激光雷达测距的结果影响较大，因而激光测距在正对目标物进行单点测距时准确性较高，而对三维目标进行扫描，特别是针对车厢矿石这种漫反射特性比较明显的目标物来说，三维空间上的角度分辨率难以保证，因而在空间上检测矿石方量的准确性有限，而如果采用多个激光雷达构成高密度雷达阵列或者采用大型高角度分辨率三维激光雷达对矿用卡车进行扫描，会导致经济性较差；第四，采用激光测距与双目视觉测距相结合的方式，将两者获得的点云进行融合，可以提高车辆外表面的识别精度，实质上属于冗余测距，硬件投入较高、融合算法较复杂，在工业现场应用时经济性和实时性不高。因而有必要研究一种兼具可靠性、实用性、经济性的矿用自卸卡车矿石方量检测装置及方法，以便快速准确地检测矿用自卸卡车的矿石方量。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、可靠性高的矿用自卸卡车矿石方量检测装置及方法。
技术方案：本发明的一种露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置，包括让矿用自卸卡车经过的行车道，设在行车道上的篷架，所述的行车道沿水平横向设置在地面上，车道中部设有让矿用自卸卡车经过的光幕门，所述的篷架包括四根立柱和设在四根立柱上的遮光棚，遮光棚顶面中部设有摄像机和控制摄像机的工控机，所述摄像机的镜头面向光幕门；所述的光幕门包括设在车道两侧的光幕竖梁和设在光幕竖梁上的光幕横梁，所述的光幕横梁中部设有红色光灯箱；所述矿用自卸卡车的车厢一侧设有光标尺，光标尺贴装在车厢一侧的侧板顶部平面上，从车厢尾部一直延伸到车厢顶部。
所述的光幕横梁包括顶板、侧板和绿激光LED阵列，绿激光LED阵列沿水平纵向设置于顶板底部，侧板沿水平纵向设置在顶板两侧，两侧板夹持在水平横向上构成钳形，在顶板底部形成窄光缝，使绿激光LED阵列能够通过窄光缝向下在光幕门内部形成绿色光幕。
所述的光标尺由沿水平横向等距排列的反光窄条组成，反光窄条以Δd为间距等间隔布置在侧板顶部平面上。
一种使用上述露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置的检测方法，包括如下步骤：
(a)在地面上沿水平横向铺设行车道，在行车道两侧沿竖直方向安装光幕竖梁，在光幕竖梁顶端沿水平纵向安装光幕横梁，在光幕横梁上部中间位置安装红色光灯箱，使光幕竖梁、光幕横梁以及底部的行车道构成光幕门，在光幕门沿水平方向的外侧安装立柱，在立柱顶端安装遮光棚，将摄像机安装在遮光棚中间底部，使摄像机的镜头正对光幕门进行拍摄，并将采集到的图像传送到工控机；
(b)对摄像机进行图像配准，在无矿用自卸卡车通过光幕门的情况下，摄像机采集图像，提取图像特征点坐标，包含光幕纵梁上下端点以及红色光灯箱四个角的图上坐标，以物理上的实际尺寸构建光幕门在正对方向上的真实图像，提取光幕纵梁上下端点以及红色光灯箱四个角的物理坐标，以摄像机视角的图上坐标和实际视角的物理坐标作特征点匹配，采用射影变换构建图像几何变换，获得两者之间的变换矩阵；
(c)对车厢进行空载标定
首先，图像采集：空载的矿用自卸卡车在行车道上沿水平横向通过光幕门时，摄像机进行图像采集，此时光幕门内部绿色光幕将被矿用自卸卡车的车体部分遮挡；
第二，图像校正：利用步骤获得的变换矩阵对摄像机采集的图像进行射影变换，将摄像机视角的图上坐标投影到实际视角的物理坐标；
第三，图像提取：由于红色光灯箱在图像上显示为红色，光幕门中的绿色光幕在图像上显示为绿色，以红色和绿色为取样颜色提取区域图像；
第四，图像分割：以区域图像的下边沿为对象，以是否发生竖直跳变为依据，识别车厢的左右边界点，并依据车厢的左右边界点进行竖直分割，从而针对车厢轮廓上沿与光幕横梁之间形成绿光幕；第五，绿光幕面积计算：针对图像分割的最终图片，统计图片中绿色像素点总数N绿和红色像素点总数N红，计算得出绿光幕面积S绿：
Figure BDA0002348026060000031
其中：S红为已知的红色光灯箱面积；
由于反光窄条以Δd为间距等间隔布置在侧板顶部平面上，在光幕门内部绿色光幕的照射下，当矿用自卸卡车沿水平横向穿过光幕门时，光标尺与光幕门的交错位置会交替照亮反光窄条；当第i个反光窄条照亮时(i＝1,2，…,N，N为反光窄条的总数)，经过上述步骤(c)中的图像校正、图像提取、图像分割和绿光幕面积计算，获得反光窄条(5-a)对应的光幕门(11)中空载车厢(4)轮廓上沿与光幕横梁(8)围定的绿光幕面积为S空i；
当车厢(4)全部通过光幕门(11)时，空载车厢(4)上部轮廓与光幕横梁(8)所在水平面之间所围成空间的体积V空为：
Figure BDA0002348026060000032
(d)当需要对矿石方量进行检测时，装有矿石的矿用自卸卡车(12)在行车道(3)上沿水平横向通过光幕门(11)，摄像机(6)进行图像采集，重复步骤(c)，进行图像校正、图像提取、图像分割、绿光幕面积计算，获得反光窄条i(i＝1,2，…,N，N为反光窄条的总数)对应的光幕门(11)中重载车厢(4)轮廓上沿与光幕横梁(8)围定的绿光幕面积为S重i，进而获得重载车厢(4)上部轮廓与光幕横梁(8)所在水平面之间所围成空间的体积V重为：
Figure BDA0002348026060000033
则此时，该矿用自卸卡车装载的矿石方量为：V矿石＝V空-V重。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明兼具可靠性、实用性、经济性，能快速准确地检测矿用自卸卡车的矿石方量。采用激光光幕辅助成像、图像识别车厢矿石轮廓的方式获得车厢矿石方量，利用绿激光LED阵列通过窄光缝生成窄的绿色光幕，采用射影变换对摄像机视角进行图像校正，转变为正对光幕门方向上的实际视角，避免了摄像机拍摄角度带来的几何尺寸畸变，基于像素色彩提取区域图像，提高了图像提取的准确性，基于区域图像是否发生竖直跳变识别车厢的左右边界，提高了图像分割的可靠性，基于图像颜色比例计算光幕面积，可以不用考虑光幕与矿石接触线的非线性，计算工作量小，采用作差法求取矿石方量，以车厢上部的光幕横梁为参考基准，可以不用针对矿石的绝对轮廓尺寸进行体积计算，避免了车厢底部的多个斜面带来的计算复杂性，采用在车厢侧板顶部贴装等距排列反光窄条的方式，以相同间隔沿水平横向扫描车厢，获得更为准确的矿石方量，避免传统上假设卡车匀速通过光幕门带来的累积误差，结构新颖，可靠实用，经济性良好，在本技术领域内具有广泛的应用价值。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图。
图2是本发明的装置光幕横梁结构示意图。
图3是本发明的装置光标尺工作原理示意图。
图4是本发明的装置摄像机图像配准示意图。
图5是本发明装置的矿石方量检测方法示意图。
图中：1—立柱，2—遮光棚，3—行车道，4—车厢，4-a—侧板，5—光标尺，5-a—反光窄条，6—摄像机，7—光幕竖梁，8—光幕横梁，8-a—顶板，8-b—侧板，8-c—绿激光LED阵列，9—工控机，10—红色光灯箱，11—光幕门，12—矿用自卸卡车。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置，主要由篷架、行车道(3)、光标尺(5)、摄像机(6)、光幕竖梁(7)、光幕横梁(8)、工控机(9)、红色光灯箱(10)和光幕门(11)构成，所述篷架设在让矿用自卸卡车(12)经过的行车道(3)上，所述的行车道(3)沿水平横向设置在地面上，所述车道(3)中部设有让矿用自卸卡车(12)经过的光幕门(11)，所述的篷架包括四根立柱(1)和设在四根立柱(1)上的遮光棚(2)，遮光棚(2)顶面中部设有摄像机(6)和控制摄像机(6)的工控机(9)，所述摄像机(6)的镜头面向光幕门(11)；所述的光幕门(11)包括设在车道(3)两侧的光幕竖梁(7)和设在光幕竖梁(7)上的光幕横梁(8)，光幕竖梁(7)沿竖直方向布置在行车道(3)两侧，光幕横梁(8)沿水平纵向布置在光幕竖梁(7)顶端，光幕横梁(8)上部中间位置设有红色光灯箱(10)，光幕竖梁(7)、光幕横梁(8)以及底部的行车道(3)构成了光幕门；所述矿用自卸卡车(12)的车厢(4)一侧设有光标尺(5)，光标尺(5)贴装在车厢(4)一侧的侧板(4-a)顶部平面上，从车厢(4)尾部一直延伸到车厢(4)顶部。
所述的光幕横梁(8)由顶板(8-a)、侧板(8-b)和绿激光LED阵列(8-c)构成，绿激光LED阵列(8-c)沿水平纵向设置于顶板(8-a)底部，侧板(8-b)沿水平纵向设置在顶板(8-a)两侧，两侧板(8-b)夹持在水平横向上构成钳形，在顶板(8-a)底部形成窄光缝，使绿激光LED阵列(8-c)能够通过窄光缝向下形成窄的绿色光幕；
所述的光标尺(5)由沿水平横向等距排列的反光窄条(5-a)组成，光标尺(5)贴装在车厢(4)一侧的侧板(4-a)顶部平面上，从车厢(4)尾部一直延伸到车厢(4)顶部；所述的摄像机(6)设置在遮光棚(2)底部中间位置，摄像机(6)连接到设置于遮光棚(2)底部的工控机(9)上。
本发明的露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测方法，包括如下步骤：
(a)在地面上沿水平横向铺设行车道(3)，在行车道(3)两侧沿竖直方向安装光幕竖梁(7)，在光幕竖梁(7)顶端沿水平纵向安装光幕横梁(8)，在光幕横梁(8)上部中间位置安装红色光灯箱(10)，使光幕竖梁(7)、光幕横梁(8)以及底部的行车道(3)构成光幕门，在光幕门沿水平方向的外侧安装立柱(1)，在立柱(1)顶端安装遮光棚(2)，将摄像机(6)安装在遮光棚(2)中间底部，使摄像机(6)的镜头正对光幕门进行拍摄，并将采集到的图像传送到工控机(9)。
(b)对摄像机(6)进行图像配准，在无矿用自卸卡车(12)通过光幕门的情况下，摄像机(6)采集图像，提取图像特征点坐标，包含光幕纵梁(7)上下端点{A,B,C,D}以及红色光灯箱(10)四个角{E,F,G,H}的图上坐标，以物理上的实际尺寸构建光幕门在正对方向上的真实图像，提取光幕纵梁(7)上下端点{A′,B′,C′,D′}以及红色光灯箱(10)四个角{E′,F′,G′,H′}的物理坐标，以摄像机(6)视角的图上坐标和实际视角的物理坐标作特征点匹配，采用射影变换构建图像几何变换，获得两者之间的变换矩阵；
(c)对车厢(4)进行空载标定，首先，图像采集：空载的矿用自卸卡车(12)在行车道(3)上沿水平横向通过光幕门时，摄像机(6)进行图像采集；
第二，图像校正：利用步骤(b)获得的变换矩阵对摄像机(6)采集的图像进行射影变换，将摄像机(6)视角的图上坐标投影到实际视角的物理坐标；
第三，图像提取：由于红色光灯箱(10)在图像上显示为红色，光幕(11)在图像上显示为绿色，以红色和绿色为取样颜色提取区域图像；
第四，图像分割：以区域图像的下边沿为对象，以是否发生竖直跳变为依据，识别车厢(4)的左右边界点，并依据车厢的左右边界点进行竖直分割；
第五，绿光幕面积计算：针对图像分割的最终图片，统计绿色像素点数量N绿和红色像素点数量N红，计算得出绿光幕面积
Figure BDA0002348026060000051
其中：S红为已知的红色光灯箱面积；
由于反光窄条(5-a)以Δd为间距等间隔布置在侧板(4-a)顶部平面上，在光幕(11)的照射下，当矿用自卸卡车(12)沿水平横向穿过光幕门时，光标尺(5)与光幕(11)的交错位置会交替照亮反光窄条(5-a)；
当第i个(i＝1,2，…,N)(N为反光窄条的总数)反光窄条(5-a)照亮时，经过上述步骤(c)中的图像校正、图像提取、图像分割和绿光幕面积计算，获得反光窄条(5-a)对应的光幕门(11)中空载车厢(4)轮廓上沿与光幕横梁(8)围定的绿光幕面积S空i；
当车厢(4)全部通过光幕(11)时，计算空载车厢(4)上部轮廓与光幕横梁(8)所在水平面之间所围成空间的体积V空为：
Figure BDA0002348026060000061
(d)当需要对矿石方量进行检测时，装有矿石的矿用自卸卡车(12)在行车道(3)上沿水平横向通过光幕门，摄像机(6)进行图像采集，重复步骤(c)，进行图像校正、图像提取、图像分割、绿光幕面积计算，获得反光窄条i(i＝1,2，…,N，N为反光窄条的总数)对应的光幕门(11)中重载车厢(4)轮廓上沿与光幕横梁(8)围定的绿光幕面积为S重i，进而获得重载车厢(4)上部轮廓与光幕横梁(8)所在水平面之间所围成空间的体积V重为：
Figure BDA0002348026060000062
则此时，该矿用自卸卡车装载的矿石方量为：V矿石＝V空-V重。

Claims (4)

1.一种露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置，其特征在于：它包括让矿用自卸卡车(12)经过的行车道(3)，设在行车道(3)上的篷架，所述的行车道(3)沿水平横向设置在地面上，车道(3)中部设有让矿用自卸卡车(12)经过的光幕门(11)，所述的篷架包括四根立柱(1)和设在四根立柱(1)上的遮光棚(2)，遮光棚(2)顶面中部设有摄像机(6)和控制摄像机(6)的工控机(9)，所述摄像机(6)的镜头面向光幕门(11)；所述的光幕门(11)包括设在车道(3)两侧的光幕竖梁(7)和设在光幕竖梁(7)上的光幕横梁(8)，所述的光幕横梁(8)中部设有红色光灯箱(10)；所述矿用自卸卡车(12)的车厢(4)一侧设有光标尺(5)，光标尺(5)贴装在车厢(4)一侧的侧板(4-a)顶部平面上，从车厢(4)尾部一直延伸到车厢(4)顶部。
2.根据权利要求1所述的一种露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置，其特征在于：所述的光幕横梁(8)包括顶板(8-a)、侧板(8-b)和绿激光LED阵列(8-c)，绿激光LED阵列(8-c)沿水平纵向设置于顶板(8-a)底部，侧板(8-b)沿水平纵向设置在顶板(8-a)两侧，两侧板(8-b)夹持在水平横向上构成钳形，在顶板(8-a)底部形成窄光缝，使绿激光LED阵列(8-c)能够通过窄光缝向下在光幕门(11)内部形成绿色光幕。
3.根据权利要求1所述的一种露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置，其特征在于：所述的光标尺(5)由沿水平横向等距排列的反光窄条(5-a)组成，反光窄条(5-a)以Δd为间距等间隔布置在侧板(4-a)顶部平面上。
4.一种使用权利要求1、2或3所述露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)在地面上沿水平横向铺设行车道(3)，在行车道(3)两侧沿竖直方向安装光幕竖梁(7)，在光幕竖梁(7)顶端沿水平纵向安装光幕横梁(8)，在光幕横梁(8)上部中间位置安装红色光灯箱(10)，使光幕竖梁(7)、光幕横梁(8)以及底部的行车道(3)构成光幕门(11)，在光幕门(11)沿水平方向的外侧安装立柱(1)，在立柱(1)顶端安装遮光棚(2)，将摄像机(6)安装在遮光棚(2)中间底部，使摄像机(6)的镜头正对光幕门(11)进行拍摄，并将采集到的图像传送到工控机(9)；
(b)对摄像机(6)进行图像配准，在无矿用自卸卡车(12)通过光幕门(11)的情况下，摄像机(6)采集图像，提取图像特征点坐标，包含光幕纵梁(7)上下端点以及红色光灯箱(10)四个角的图上坐标，以物理上的实际尺寸构建光幕门(11)在正对方向上的真实图像，提取光幕纵梁(7)上下端点以及红色光灯箱(10)四个角的物理坐标，以摄像机(6)视角的图上坐标和实际视角的物理坐标作特征点匹配，采用射影变换构建图像几何变换，获得两者之间的变换矩阵；
(c)对车厢(4)进行空载标定
首先，图像采集：空载的矿用自卸卡车(12)在行车道(3)上沿水平横向通过光幕门(11)时，摄像机(6)进行图像采集，此时光幕门(11)内部绿色光幕将被矿用自卸卡车(12)的车体部分遮挡；
第二，图像校正：利用步骤(b)获得的变换矩阵对摄像机(6)采集的图像进行射影变换，将摄像机(6)视角的图上坐标投影到实际视角的物理坐标；
第三，图像提取：由于红色光灯箱(10)在图像上显示为红色，光幕门(11)中的绿色光幕在图像上显示为绿色，以红色和绿色为取样颜色提取区域图像；
第四，图像分割：以区域图像的下边沿为对象，以是否发生竖直跳变为依据，识别车厢(4)的左右边界点，并依据车厢的左右边界点进行竖直分割，从而针对车厢(4)轮廓上沿与光幕横梁(8)之间形成绿光幕；
第五，绿光幕面积计算：针对图像分割的最终图片，统计图片中绿色像素点总数N绿和红色像素点总数N红，计算得出绿光幕面积S绿：
Figure FDA0002348026050000021
其中：S红为已知的红色光灯箱面积；
由于反光窄条(5-a)以Δd为间距等间隔布置在侧板(4-a)顶部平面上，在光幕门(11)内部绿色光幕的照射下，当矿用自卸卡车(12)沿水平横向穿过光幕门(11)时，光标尺(5)与光幕门(11)的交错位置会交替照亮反光窄条(5-a)；当第i个反光窄条(5-a)照亮时(i＝1,2，…,N，N为反光窄条的总数)，经过上述步骤(c)中的图像校正、图像提取、图像分割和绿光幕面积计算，获得反光窄条(5-a)对应的光幕门(11)中空载车厢(4)轮廓上沿与光幕横梁(8)围定的绿光幕面积为S空i；
当车厢(4)全部通过光幕门(11)时，计算空载车厢(4)上部轮廓与光幕横梁(8)所在水平面之间所围成空间的体积V空为：
Figure FDA0002348026050000022
(d)当需要对矿石方量进行检测时，装有矿石的矿用自卸卡车(12)在行车道(3)上沿水平横向通过光幕门(11)，摄像机(6)进行图像采集，重复步骤(c)，进行图像校正、图像提取、图像分割、绿光幕面积计算，获得反光窄条i(i＝1,2，…,N，N为反光窄条的总数)对应的光幕门(11)中重载车厢(4)轮廓上沿与光幕横梁(8)围定的绿光幕面积为S重i，进而获得重载车厢(4)上部轮廓与光幕横梁(8)所在水平面之间所围成空间的体积V重为：
Figure FDA0002348026050000023
则此时该矿用自卸卡车装载的矿石方量为：V矿石＝V空-V重。
CN201911403475.4A 2019-12-31 2019-12-31 露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置及方法 Active CN111023975B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911403475.4A CN111023975B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911403475.4A CN111023975B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111023975A true CN111023975A (zh) 2020-04-17
CN111023975B CN111023975B (zh) 2021-09-03

Family

ID=70196346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911403475.4A Active CN111023975B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111023975B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114396843A (zh) * 2021-12-01 2022-04-26 北方魏家峁煤电有限责任公司 一种露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3640287C2 (zh) * 1986-11-25 1992-11-12 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim, De
KR20100093709A (ko) * 2009-02-17 2010-08-26 (주)넥스지오 덤프트럭 적재 토량 산출방법 및 토량환산계수 산출방법
CN101900527A (zh) * 2010-07-20 2010-12-01 凯迈（洛阳）测控有限公司 一种货车车厢体积测量系统及方法
CN103453836A (zh) * 2013-09-03 2013-12-18 天津大学 基于机器视觉及激光光幕车辆外轮廓尺寸测量系统与方法
CN204881524U (zh) * 2015-05-15 2015-12-16 石家庄华燕交通科技有限公司 一种货车车厢栏板高度检测装置
CN205333882U (zh) * 2016-01-27 2016-06-22 东莞市二郎神影像设备有限公司 一种自动称重测体积的x射线检测设备
CN206160937U (zh) * 2016-08-18 2017-05-10 广西我的科技有限公司 一种车辆车厢体积测量的支撑平台
CN206177238U (zh) * 2016-08-23 2017-05-17 佛山分析仪有限公司 车辆外廓尺寸检测仪
US20170228885A1 (en) * 2014-08-08 2017-08-10 Cargometer Gmbh Device and method for determining the volume of an object moved by an industrial truck
CN108535138A (zh) * 2018-05-04 2018-09-14 鹤壁昊海电气有限公司 用于绿色通道车辆的比重检测装置及方法
CN110044258A (zh) * 2019-03-27 2019-07-23 苏州清研微视电子科技有限公司 货运车车厢空余容量智能检测方法和系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3640287C2 (zh) * 1986-11-25 1992-11-12 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim, De
KR20100093709A (ko) * 2009-02-17 2010-08-26 (주)넥스지오 덤프트럭 적재 토량 산출방법 및 토량환산계수 산출방법
CN101900527A (zh) * 2010-07-20 2010-12-01 凯迈（洛阳）测控有限公司 一种货车车厢体积测量系统及方法
CN103453836A (zh) * 2013-09-03 2013-12-18 天津大学 基于机器视觉及激光光幕车辆外轮廓尺寸测量系统与方法
US20170228885A1 (en) * 2014-08-08 2017-08-10 Cargometer Gmbh Device and method for determining the volume of an object moved by an industrial truck
CN204881524U (zh) * 2015-05-15 2015-12-16 石家庄华燕交通科技有限公司 一种货车车厢栏板高度检测装置
CN205333882U (zh) * 2016-01-27 2016-06-22 东莞市二郎神影像设备有限公司 一种自动称重测体积的x射线检测设备
CN206160937U (zh) * 2016-08-18 2017-05-10 广西我的科技有限公司 一种车辆车厢体积测量的支撑平台
CN206177238U (zh) * 2016-08-23 2017-05-17 佛山分析仪有限公司 车辆外廓尺寸检测仪
CN108535138A (zh) * 2018-05-04 2018-09-14 鹤壁昊海电气有限公司 用于绿色通道车辆的比重检测装置及方法
CN110044258A (zh) * 2019-03-27 2019-07-23 苏州清研微视电子科技有限公司 货运车车厢空余容量智能检测方法和系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
URBANCIC, TILEN 等: "New Target for Accurate Terrestrial Laser Scanning and Unmanned Aerial Vehicle Point Cloud Registration", 《SENSORS》 *
刘宝元 等: "基于激光三角法货车体积测量系统的标定研究", 《光学仪器》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114396843A (zh) * 2021-12-01 2022-04-26 北方魏家峁煤电有限责任公司 一种露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置
CN114396843B (zh) * 2021-12-01 2024-04-05 北方魏家峁煤电有限责任公司 一种露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111023975B (zh) 2021-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Barbarella et al. Monitoring of large landslides by Terrestrial Laser Scanning techniques: field data collection and processing
CN104374376B (zh) 一种车载三维测量系统装置及其应用
González-Jorge et al. Monitoring biological crusts in civil engineering structures using intensity data from terrestrial laser scanners
US8422737B2 (en) Device and method for measuring a parking space
CN111025286B (zh) 一种用于水损害检测的探地雷达图谱自适应选取方法
CN103487034A (zh) 一种基于立式标靶的车载单目摄像头测距测高方法
CN103196418A (zh) 一种弯道车距测量方法
RU2646771C1 (ru) Способ трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства
CN111354035B (zh) 一种桥梁动态荷载自动检测与反演系统及方法
CN110415259A (zh) 一种基于激光反射强度的行道树点云识别方法
CN103499337A (zh) 一种基于立式标靶的车载单目摄像头测距测高装置
CN111694011A (zh) 一种摄像机和三维激光雷达数据融合的路沿检测方法
CN116399302B (zh) 基于双目视觉和神经网络模型实时监测强夯夯沉量的方法
CN111023975B (zh) 露天矿矿用自卸卡车的矿石方量检测装置及方法
CN207816198U (zh) 车辆长度测量装置及车辆外轮廓测量系统
CN105303564A (zh) 一种塔式起重机负荷立体摆角的视觉检测方法
CN111023976B (zh) 基于线性激光扫描的矿用自卸卡车矿石方量检测装置及方法
Yadav et al. Computation of road geometry parameters using mobile LiDAR system
Ji et al. Accurate and robust registration of high-speed railway viaduct point clouds using closing conditions and external geometric constraints
CN111473774B (zh) 无人机单航带倾斜摄影电力线障碍物巡检方法
CN116245996A (zh) 一种矿区非结构化道路的点云渲染方法及系统
CN109559356B (zh) 一种基于机器视觉的高速公路视距检测方法
Cahalane et al. MIMIC: Mobile mapping point density calculator
CN114066847B (zh) 基于2d激光和图像数据融合的集卡吊起状态检测方法
CN105780631A (zh) 一种手推式水泥混凝土路面接缝损坏检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220124

Address after: 215137 room 1801, 18 / F, building 1, Yangcheng Lake International Science and technology entrepreneurship Park, No. 116, Chengyang Road, Chengyang street, Xiangcheng District, Suzhou City, Jiangsu Province

Patentee after: Jiangsu hengwang Digital Technology Co.,Ltd.

Patentee after: Xuzhou Zhongkuang RONGTONG Information Technology Co., Ltd

Address before: 016000 Hainan District, Wuhai City, Inner Mongolia Autonomous Region 27 km

Patentee before: Inner Mongolia Guangna Information Technology Co.,Ltd.

Patentee before: Xuzhou Zhongkuang RONGTONG Information Technology Co., Ltd

TR01 Transfer of patent right