CN111412838A - 基于双目视觉的木头体积测量装置及方法 - Google Patents

基于双目视觉的木头体积测量装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于双目视觉的木头体积测量装置，包括立柱组、电控箱和计算机，所述的立柱组为两组且相互平行，每组立柱组包括多个直线排列的立柱，每组立柱组中的立柱与另一组中的立柱一一对应，每组立柱组的上端均设置有滑行导轨、走道和围栏，滑行导轨设置在立柱组内侧，围栏设置在立柱组外侧，走道设置在滑行导轨和围栏之间；两组立柱组的滑行导轨之间设置有行走机构和双目视觉机构，本发明能够自动完成车载木头的体积测量工作，避免人工参与带来的职业道德风险，测量准确，自动化程度高，投入人工少。

Description

基于双目视觉的木头体积测量装置及方法
技术领域
本发明涉及木头测量技术领域，具体是一种基于双目视觉的木头体积测量装置及方法。
背景技术
在现有技术中，造纸、人造板行业中大多数企业均需要使用到木头原料，这些木头原料通过卡车运输，并采用计重称量收购时，存在种种弊端：供应商刻意掺水，提高计重的重量，导致收购成本增加，虽然增加了含水检测环节以去除水分，但该环节主要还是靠人工操作，由此带来的职业道德风险增大。为消除计重收购带来的诸多弊病，这些行业已有企业采用体积测量的方式收购代替计重收购，即按体积收购，但相关的体积测量方式还是采用人工测量的方式，由于企业采用的这些木头原料的大小、长度不一，木头的不规则，人工测量不仅不能消除之前的职业道德风险，还存在测量不准确、人工消耗量大等缺点。因此，研发一种自动化程度高，测量准确、人工成本低的木头体积测量装置及方法是亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于双目视觉的木头体积测量装置及方法，本木头体积测量装置及方法能够自动完成车载木头的体积测量工作，避免人工参与带来的职业道德风险，测量准确，自动化程度高，投入人工少。
本发明所采用的技术方案是：提供一种基于双目视觉的木头体积测量装置，包括立柱组、电控箱和计算机，所述的立柱组为两组且相互平行，每组立柱组包括多个直线排列的立柱，每组立柱组中的立柱与另一组中的立柱一一对应，每组立柱组的上端均设置有滑行导轨、走道和围栏，滑行导轨设置在立柱组内侧，围栏设置在立柱组外侧，走道设置在滑行导轨和围栏之间；两组立柱组的滑行导轨之间设置有行走机构和双目视觉机构，行走机构包括移动座、行走电机、行走齿轮、行走齿条和连接轴，移动座、行走齿轮和行走齿条为两组，分别设置在每组立柱组的滑行导轨上，移动座滑动在滑行导轨上，行走电机通过第一定位板固定在移动座上，行走电机的输出轴连接行走齿轮，行走齿轮和行走齿条啮合，行走齿条设置在滑行导轨上，所述连接轴的一端连接于行走电机的输出轴，另一端通过第二定位板转动连接另一移动座上；双目视觉机构包括驱动电机、丝杆和双目视觉设备，驱动电机固定在移动座上，驱动电机输出轴连接丝杆，丝杆另一端转动连接在另一移动座上，双目视觉设备通过上端设置螺纹套的连接杆套接在丝杠上，连接杆向下延伸，双目视觉设备设置连接杆下端；所述的行走电机、驱动电机和双目视觉设备均和电控箱电连接，电控箱和计算机电连接。
作为本技术方案的进一步优选，所述的滑行导轨包括底座和导座，导座固定在底座上，导座为T字型，移动座上设置和导座相配的T字槽，移动座通过T字槽滑动在导座上。
作为本技术方案的进一步优选，所述的双目视觉设备为双目视觉摄像机。
本发明提供的一种基于双目视觉的木头体积测量方法，包括以下步骤：
步骤一，将装载木头的车辆驶进两组立柱组之间的区域；
步骤二，驱动电机驱动丝杆转动，丝杆上的连接杆带动双目视觉设备在不同的位置对车辆上的木头进行拍摄，获取拍摄图像；
步骤三，基于视差原理获取木头的三维几何信息，构建木头的三维图像，并将信息、图像传送至计算机；
步骤四，分离单根木头三维几何信息和三维图像；
步骤五，获取单根木头多个位置的截面图像；
步骤六，在截面图像中根据颜色特征分离出木头本体部分和木皮部分；
步骤七，对木头本体的截面图像进行面积计算，计算时使用与该截面最接近的圆形，最终截面面积为该根木头本体的多个位置的截面面积的平均值；
步骤八，通过木头图像的深度信息获取木头的长度；
步骤九，将步骤七计算得到的截面面积乘以步骤八得到的长度，即得到木头的体积。
作为优选，所述步骤三中的构建木头三维图像的步骤为：采用双目摄像机获取标定卡图像和木头图像，根据标定卡图像进行立体摄像机标定，获取双目摄像机内部参数和外部参数，利用获取的拍摄图像获取木头图像匹配点的二维坐标，然后基于立体摄像机标定获得的双目摄像机内部参数和外部参数对木头图像匹配点的二维坐标进行转换，获得木头图像匹配点的三维坐标，从而对木头图像进行三维构建。
本发明通过双目视觉设备对木头进行拍摄，能够构建出木头的三维图像，根据三维图像的相关三维信息，计算木头的横截面积和长度，进而得到木头的体积，本发明实现拍摄、计算工作的自动化，减少了人工的使用量，人力成本得到降低，避免人工的干扰而带来的风险，测量的精确度和工作效率得到提高。
附图说明
图1为本发明的测量装置的结构示意图。
图2为图1的右视图。
图3为本发的测量装置的滑行导轨的结构示意图。
图4为本发明的测量装置的行走机构的结构示意图。
图中，1-立柱，2-围栏，3-滑行导轨，3.1-底座，3.2-导座，4-移动座，5-行走电机，6-第一定位板，7-连接杆，8-双目视觉设备，9-行走齿轮，10-连接轴，11-行走齿条，12-驱动电机，13-螺纹套，14-丝杆，15-第二定位板。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做详细的说明。
如图1-图4所示，本发明的基于双目视觉的木头体积测量装置，包括立柱组、电控箱和计算机，立柱组为两组且相互平行，每组立柱组包括多个直线排列的立柱1，每组立柱组中的立柱1与另一组中的立柱1一一对应，即两两对应，每组立柱组的上端均设置有滑行导轨3、走道和围栏2，滑行导轨3设置在立柱组内侧，围栏2设置在立柱组外侧，走道设置在滑行导轨3和围栏2之间；两组立柱组的滑行导轨3之间设置有行走机构和双目视觉机构，行走机构包括移动座4、行走电机5、行走齿轮9、行走齿条11和连接轴10，移动座4、行走齿轮9和行走齿条11为两组，分别设置在每组立柱组的滑行导轨3上，移动座4滑动在滑行导轨3上，行走电机5通过第一定位板6固定在移动座4上，行走电机5的输出轴连接行走齿轮9，行走齿轮9和行走齿条11啮合，行走齿条11设置在滑行导轨3上，连接轴10的一端连接于行走电机5的输出轴，另一端通过第二定位板15转动连接另一移动座4上；双目视觉机构包括驱动电机12、丝杆14和双目视觉设备8，驱动电机12固定在移动座4上，驱动电机12输出轴连接丝杆14，丝杆14另一端转动连接在另一移动座4上，双目视觉设备8通过上端设置螺纹套13的连接杆套接在丝杠14上，连接杆7向下延伸，双目视觉设备8设置连接杆8下端；所述的行走电机5、驱动电机12和双目视觉设备8均和电控箱电连接，电控箱和计算机电连接。
本发明在具体实施时，两组立柱组之间的区域为内侧，相对一侧为外侧，两组立柱组的两端之间设置用于支撑滑行导轨3的横梁，滑行导轨3包括底座3.1和导座3.2，导座3.2固定在底座3.1上，底座3.1固定在横梁上，滑行导轨3的导座3.2为T字型，移动座4下表面设置和导座3.2相配的T字槽，移动座4通过T字槽滑动在导座3.2上。导座3.2上端的宽度小于底座3.1的宽度，第一定位板6竖直固定在导座3.2上，行走电机5设置在导座3.2上且输出轴端固定第一定位板6，输出轴上连接行走齿轮9，行走齿轮9悬空出导座3.2外，行走齿条11设置在底座3.1上且和行走齿轮9相啮合；连接轴10一端连接行走电机5输出轴，两者连接可以使用联轴器，另一端通过第二定位板15转动连接在另一移动座4上，该端连接轴上同样连接有行走齿轮9，行走齿轮9和该端滑行导轨3的底座3.1上。双目视觉机构的双目视觉设备8为双目视觉摄像机，丝杆14一端和驱动电机12输出轴通过联轴器连接，丝杆14另一端设置轴承座，丝杆14转动在轴承座上，轴承座固定在导座3.2上。
本发明的基于双目视觉的木头体积测量方法，包括以下步骤：
步骤一，将装载木头的车辆驶进两组立柱组之间的区域；
步骤二，驱动电机驱动丝杆转动，丝杆上的连接杆带动双目视觉设备在不同的位置对车辆上的木头进行拍摄，获取拍摄图像；
步骤三，基于视差原理获取木头的三维几何信息，构建木头的三维图像，并将信息、图像传送至计算机；
步骤四，分离单根木头三维几何信息和三维图像；
步骤五，获取单根木头多个位置的截面图像；
步骤六，在截面图像中根据颜色特征分离出木头本体部分和木皮部分；
步骤七，对木头本体的截面图像进行面积计算，计算时使用与该截面最接近的圆形，最终截面面积为该根木头本体的多个位置的截面面积的平均值；
步骤八，通过木头图像的深度信息获取木头的长度；
步骤九，将步骤七计算得到的截面面积乘以步骤八得到的长度，即得到木头的体积。
其中，步骤三中的构建木头三维图像的步骤为：采用双目摄像机获取标定卡图像和木头图像，根据标定卡图像进行立体摄像机标定，获取双目摄像机内部参数和外部参数，利用获取的拍摄图像获取木头图像匹配点的二维坐标，然后基于立体摄像机标定获得的双目摄像机内部参数和外部参数对木头图像匹配点的二维坐标进行转换，获得木头图像匹配点的三维坐标，从而对木头图像进行三维构建。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种基于双目视觉的木头体积测量装置，其特征在于：包括立柱组、电控箱和计算机，所述的立柱组为两组且相互平行，每组立柱组包括多个直线排列的立柱，每组立柱组中的立柱与另一组中的立柱一一对应，每组立柱组的上端均设置有滑行导轨、走道和围栏，滑行导轨设置在立柱组内侧，围栏设置在立柱组外侧，走道设置在滑行导轨和围栏之间；两组立柱组的滑行导轨之间设置有行走机构和双目视觉机构，行走机构包括移动座、行走电机、行走齿轮、行走齿条和连接轴，移动座、行走齿轮和行走齿条为两组，分别设置在每组立柱组的滑行导轨上，移动座滑动在滑行导轨上，行走电机通过第一定位板固定在移动座上，行走电机的输出轴连接行走齿轮，行走齿轮和行走齿条啮合，行走齿条设置在滑行导轨上，所述连接轴的一端连接于行走电机的输出轴，另一端通过第二定位板转动连接另一移动座上；双目视觉机构包括驱动电机、丝杆和双目视觉设备，驱动电机固定在移动座上，驱动电机输出轴连接丝杆，丝杆另一端转动连接在另一移动座上，双目视觉设备通过上端设置螺纹套的连接杆套接在丝杠上，连接杆向下延伸，双目视觉设备设置连接杆下端；所述的行走电机、驱动电机和双目视觉设备均和电控箱电连接，电控箱和计算机电连接。
2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的木头体积测量装置，其特征在于：所述的滑行导轨包括底座和导座，导座固定在底座上，导座为T字型，移动座上设置和导座相配的T字槽，移动座通过T字槽滑动在导座上。
3.根据权利要求1所述的基于双目视觉的木头体积测量装置，其特征在于：所述的双目视觉设备为双目视觉摄像机。
4.一种基于双目视觉的木头体积测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将装载木头的车辆驶进两组立柱组之间的区域；
步骤二，驱动电机驱动丝杆转动，丝杆上的连接杆带动双目视觉设备在不同的位置对车辆上的木头进行拍摄，获取拍摄图像；
步骤三，基于视差原理获取木头的三维几何信息，构建木头的三维图像，并将信息、图像传送至计算机；
步骤四，分离单根木头三维几何信息和三维图像；
步骤五，获取单根木头多个位置的截面图像；
步骤六，在截面图像中根据颜色特征分离出木头本体部分和木皮部分；
步骤七，对木头本体的截面图像进行面积计算，计算时使用与该截面最接近的圆形，最终截面面积为该根木头本体的多个位置的截面面积的平均值；
步骤八，通过木头图像的深度信息获取木头的长度；
步骤九，将步骤七计算得到的截面面积乘以步骤八得到的长度，即得到木头的体积。
5.根据权利要求4的一种基于双目视觉的木头体积测量方法，其特征在于，所述步骤三中的构建木头三维图像的步骤为：采用双目摄像机获取标定卡图像和木头图像，根据标定卡图像进行立体摄像机标定，获取双目摄像机内部参数和外部参数，利用获取的拍摄图像获取木头图像匹配点的二维坐标，然后基于立体摄像机标定获得的双目摄像机内部参数和外部参数对木头图像匹配点的二维坐标进行转换，获得木头图像匹配点的三维坐标，从而对木头图像进行三维构建。
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