CN111157757A - 基于视觉的履带速度检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于视觉的履带速度检测装置及方法。本发明一种基于视觉的履带速度检测装置，包括：光照调节单元，所述光照调节单元包括用于照射履带的光源和光源控制器，所述光源控制器调节光源光照强度；图像获取单元，所述图像获取单元用于获取履带的图像；以及图像处理器，用于处理相机获取的图像并计算履带速度，同时图像处理器通过图像处理并发送信号给所述光源控制器调节光源光照强度。本发明的有益效果：1通过直接测量方式检测履带的速度，检测结果更准确；2自动调节光源光照进行补光，适合自然光照变化，该装置与方法适用性广；3采用视觉非接触式检测履带速度，该检测装置与方法更可靠。
Description
技术领域
本发明涉及履带速度检测领域，具体涉及一种基于视觉的履带速度检测装置及方法。
背景技术
随着社会的发展，很多种类的车辆都安装了履带，如:挖掘机、履带式收割机和履带式拖拉机等，其中，多数是通过转速传感器对主动轮转轴进行检测的方式间接得出履带的速度。
传统技术存在以下技术问题：
但是间接得到履带速度的方法，会受到外部环境的干扰，从而导致检测的速度结果出现偏差以及检测精度受到影响。其次履带行走多用于室外复杂环境，自然环境变化以及自然环境中杂物都会对直接安装在履带上的检测装置造成一定的干扰。因此寻找一种结构简便、可靠的非接触式检测履带速度装置及方法具有重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于视觉的履带速度检测装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明一种基于视觉的履带速度检测装置，包括：
光照调节单元，所述光照调节单元包括用于照射履带的光源和光源控制器，所述光源控制器调节光源光照强度；
图像获取单元，所述图像获取单元用于获取履带的图像；以及
图像处理器，用于处理相机获取的图像并计算履带速度，同时图像处理器通过图像处理并发送信号给所述光源控制器调节光源光照强度。
在其中一个实施例中，图像获取单元固定安装时，相机主光轴垂直履带水平段的外侧表面，且相机矩形视场长度方向与履带长度方向一致。
在其中一个实施例中，光源控制器输出控制电压或电流大小调节光源光照强度。
在其中一个实施例中，所述图像获取单元包括防护玻璃、相机、相机罩板以及固定支架组成，防护玻璃安装在相机罩板底部且与相机主光轴垂直，图像获取单元通过固定支架连接在整机机架上。
在其中一个实施例中，所述光源是两条形光源，所述两条形光源分别安装在相机罩板内两相对侧表面。
在其中一个实施例中，所述光源控制器具有手动调节旋钮和自动调节开关。
一种基于视觉的履带速度检测方法，取连续采集到的图像中相邻两帧图像，通过图像处理器进行图像处理，找出相邻两帧图像中同一目标特征并分别计算该目标特征在履带速度方向上的坐标ly1，ly2；则履带的速度为：
其中ξ为相机标定参数，T为相机采图周期。
在其中一个实施例中，所述是同一目标特征是履带的凹凸结构。
在其中一个实施例中，所述是同一目标特征是履带的局部纹理。
在其中一个实施例中，取连续采集到的图像中相邻两帧图像中图像采集时的光照调节方法如下：
手动调节旋钮使采集的图像达到预设光照效果，取连续采集的n0帧图像，计算平均灰度值即为最佳灰度值，重复上述步骤以获得预设灰度值范围(Y01，Y02)(Y01<Y02)，按下光源控制器上的自动调节开关，开启自动光照调节控制，其自动光照调节方法为：取连续采集的n1帧图像，计算平均灰度值Y1，若Y1<Y01，则图像处理器发送信号给光源控制器使自动增大光源光照强度；若Y1>Y02,则减小光源光照强度，从而使局部光照强度稳定在一定范围(Y01，Y02)内。
本发明的有益效果：
1通过直接测量方式检测履带的速度，检测结果更准确；
2自动调节光源光照进行补光，适合自然光照变化，该装置与方法适用性广；
3采用视觉非接触式检测履带速度，该检测装置与方法更可靠。
附图说明
图1是本发明基于视觉的履带速度检测装置的结构示意图。
图2是本发明基于视觉的履带速度检测装置方法的示意图。
图中履带A、条形光源B-1、光源控制器B-2、手动调节旋钮B-2-1、自动调节开关B-2-2、防护玻璃C-1、相机C-2、相机罩板C-3、固定支架C-4以及图像处理器D。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种基于视觉的履带速度检测装置，如图1所示，主要包括履带单元A、光照调节单元B、图像获取单元C以及图像处理器D。
履带单元A一般有履带和履带轮组成，履带外侧表面均匀分布有凹凸结构，以增大履带行走过程中与地面的摩擦力。
光照调节单元B由两条形光源B-1和光源控制器B-2组成，两条形光源B-1分别安装在相机罩板C-3内两相对侧表面，光源控制器B-2输出控制电压或电流大小调节光源光照强度。
图像获取单元C由防护玻璃C-1、相机C-2、相机罩板C-3以及固定支架C-4组成，防护玻璃C-1安装在相机罩板C-3底部且与相机C-2主光轴垂直，防护玻璃C-1在不影响光照和视场的同时以达到防护相机C-2的作用，图像获取单元C通过固定支架C-4连接在整机机架上，图像获取单元C固定安装时，优选相机C-2主光轴垂直履带水平段的外侧表面，且相机矩形视场长度方向与履带长度方向一致，即视场长边与履带速度方向一致。其中，所谓整机机架指的是装履带的车辆的整机机架，也就是在履带在转动过程中，不运动的部分。
图像处理器D，用于处理相机C-2获取的图像并计算履带速度，同时图像处理器D通过图像处理并发送信号给光源控制器B-2使自动调节光源光照度；
一种基于视觉的履带速度检测装置及方法，作为非接触式检测履带速度的装置。其工作步骤包括：
步骤1，履带转动，图像获取单元C开始工作，手动调节旋钮B-2-1使采集的图像达到最佳光照效果(优先以图像处理最佳为依据)，取连续采集的n0帧图像，计算平均灰度值即为最佳灰度值，重复上述步骤以获得最佳灰度值范围(Y01，Y02)(Y01<Y02)。
步骤2，按下光源控制器上的自动调节开关B-2-2，开启自动光照调节控制，其自动光照调节方法为：取连续采集的n1帧图像，计算平均灰度值Y1，若Y1<Y01，则图像处理器D发送信号给光源控制器B-2使自动增大光源光照度；若Y1>Y02,则减小光源光照度，从而使局部光照强度稳定在一定范围(Y01，Y02)内，以减小自然光照变化对采集图像的影响，使采集到的图像达到最佳光照效果；
步骤3，履带速度的检测：取连续采集到的图像中相邻两帧图像，通过图像处理器D进行图像处理，找出相邻两帧图像中同一目标特征(凹凸结构、局部纹理等)并分别计算该目标特征在履带速度方向上的坐标ly1，ly2；则履带的速度为
其中ξ为相机标定参数，T为相机采图周期。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种基于视觉的履带速度检测装置，其特征在于，包括：
光照调节单元，所述光照调节单元包括用于照射履带的光源和光源控制器，所述光源控制器调节光源光照强度。
图像获取单元，所述图像获取单元用于获取履带的图像；以及
图像处理器，用于处理相机获取的图像并计算履带速度，同时图像处理器通过图像处理并发送信号给所述光源控制器调节光源光照强度。
2.如权利要求1所述的基于视觉的履带速度检测装置，其特征在于，所述图像获取单元固定安装时，相机主光轴垂直履带水平段的外侧表面，且相机矩形视场长度方向与履带长度方向一致。
3.如权利要求1所述的基于视觉的履带速度检测装置，其特征在于，所述光源控制器输出控制电压或电流大小调节光源光照强度。
4.如权利要求1所述的基于视觉的履带速度检测装置，其特征在于，所述图像获取单元包括防护玻璃、相机、相机罩板以及固定支架组成，防护玻璃安装在相机罩板底部且与相机主光轴垂直，图像获取单元通过固定支架连接在整机机架上。
5.如权利要求4所述的基于视觉的履带速度检测装置，其特征在于，所述光源是两条形光源，所述两条形光源分别安装在所述相机罩板内两相对侧表面。
6.如权利要求1所述的基于视觉的履带速度检测装置，其特征在于，所述光源控制器具有手动调节旋钮和自动调节开关。
7.一种基于视觉的履带速度检测方法，其特征在于，取连续采集到的图像中相邻两帧图像，通过图像处理器进行图像处理，找出相邻两帧图像中同一目标特征并分别计算该目标特征在履带速度方向上的坐标ly1，ly2；则履带的速度为：
其中ξ为相机标定参数，T为相机采图周期。
8.如权利要求7所述的基于视觉的履带速度检测方法，其特征在于，所述是同一目标特征是履带的凹凸结构。
9.如权利要求7所述的基于视觉的履带速度检测方法，其特征在于，所述是同一目标特征是履带的局部纹理。
10.如权利要求7所述的基于视觉的履带速度检测方法，其特征在于，取连续采集到的图像中相邻两帧图像中图像采集时的光照调节方法如下：
手动调节旋钮使采集的图像达到预设光照效果，取连续采集的n0帧图像，计算平均灰度值即为最佳灰度值，重复上述步骤以获得预设灰度值范围(Y01，Y02)(Y01<Y02)，按下光源控制器上的自动调节开关，开启自动光照调节控制，其自动光照调节方法为：取连续采集的n1帧图像，计算平均灰度值Y1，若Y1<Y01，则图像处理器发送信号给光源控制器使自动增大光源光照强度；若Y1>Y02,则减小光源光照强度，从而使局部光照强度稳定在一定范围(Y01，Y02)内。
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