CN1584494A - 基于三维图像分析计算传输流量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于三维图像分析计算传输流量的方法和装置，由图像采集机、光束管、计算机、图像处理卡和专用软件、传输带装置等组成，通过固定截面传输带上的物质在传输带截面上的轮廓线和俯视的藕状轮廓线的三维图像采集，计算机图像处理，计算出传输带上小颗粒物质的流量，通过流量数据的分析，输出控制信号可用于放料量控制，确保传输装置在核定流量下工作，提高传输带的工作效率和使用寿命。

Description

基于三维图像分析计算传输流量的方法和装置

                        技术领域

本发明涉及计算传输带输运小颗粒物质流量的技术领域，特别是涉及一种用三维图像分析计算传输流量的方法和装置。

                        背景技术

目前，传输带在长距离传送小颗粒物质的场合得到广泛的应用，如码头、粮库、煤矿以及燃煤电厂等，采用传输带来传送的物质有黄沙、粮食、煤等。这些物质首先由取料装置将他们举起并暂存于料斗，然后落在传输带上，或直接落在传输带上，小颗粒物质在这一过程中是自由落物，在传输带上自由成形，由于传输带的速度是不变的，物质成形的形状就直接与传输带上小颗粒物质的体积有关。而不同规格的传输带装置，有不同的单位时间内流量控制的要求，如每小时1000吨。流量过大，会使传送带装置过载，严重的会引起电动机故障，流量偏小，使传输带的效率降低，理想状态应该是在核定流量下工作。现控制流量的常用方法有：1.根据经验设计料斗的出口处的开度来控制流量；2.人工操作取料量的多少来控制流量；3.在传输带中安装皮带称来控制流量。这三种方法都有明显的不足，第一种方法开口处的开度是固定的，料斗内的物质剩余量及料斗出口处的磨损会直接影响传输带上的流量；第二种方法传输带流量的控制完全取决于操作者的经验，难以保证流量的均匀稳定；第三种方法从理论上可以实现流量的自动控制，但由于皮带称不能安装在取料口附近，使采集到的信号严重滞后于取料的时间，无法及时控制取料量，而且由于安装环境等因素，使皮带称的精度明显下降。

中国专利申请号9985180.7，公开日2002.01.23，公开了一种物流信息读取设备，它包括：设于流道上方用于能在预定范围内俯瞰此流道的摄像装置；设于摄像装置附近且位于流道上方，用于探测主流道距离的传感器；响应物体的探测结果接收摄像装置所拍摄的数字图像数据的处理装置，此处理装置于是能根据上述传感器探测值的变化来计算此物体的高度，并在表观图像尺寸对应于摄像机距离的校正值的基础上，根据对应于轮廓数据的像素阵列，对此物体的实际长度与宽度进行校正运算；以及用于产生处理结果的输出装置。其主要功能是用于测量通过流道的具有固定体积的物体的长度与宽度，而无法应用于测量无固定体积和形状的物料。

                        发明内容

本发明就是要解决传输带输运小颗粒物质的流量计算及控制的技术问题，从而提供一种用三维图像分析计算传输带传输小颗粒物质流量的方法和装置。

本发明的技术方案是：

一种基于三维图像分析计算传输流量的方法：

(1)图像的采集：

用二部图像采集机，同时采集传输带上的物质在传输带截面上的轮廓线和俯视的藕状轮廓线；

(2)图像的分析处理：

用计算机分析处理所采图像，获得传输带上一段相应物质的立体模型，通过积分的方法，求出此段物质的体积；

(3)计算流量输出控制信号：

由计算机根据物质的比重、含水量、颗粒的均匀度，乘上修正系数，将获得的体积转变成重量，计算出每秒的流量并与计量称的标准重量对比，核定流量，输出自动控制传输带流量信号。

皮带截面原始形状是固定不变的，即A-B-C-D-E-F-A的面积是已知的，用图像采集机精确获得传输带截面上的轮廓线A’-A-B-C-D-D’-A’图形，通过计算获得A’-D’-E-F-A’的料截面积。

夜间采集截面部分的图像：安装光束管，形成几毫米宽的光束，垂直投射在料的表面上，产生明亮的轮廓线，便于图像采集机采集物料横截面图形。

图像采集机不间断的连续采集轮廓线，累积计算获得物质在单位时间内总体积量。

一种用三维图像分析计算传输流量的装置，由图像采集机、光束管、计算机、图像处理卡和专用软件、传输带装置组成。传输带截面呈梯形，上面开口大，下面由安装在支架上的滚筒支承；传输带上方，一端靠近取料装置的出口处设有与计算机相连的二部图像采集机，另一端设有光束管。

本发明的基于三维图像分析计算传输流量的方法和装置，通过固定截面的传输带和传输带上的物质在传输带截面上的轮廓线和俯视的藕状轮廓线的三维图像采集，计算机图像处理，能正确地计算出传输带上小颗粒物质的流量，通过流量数据的分析，输出控制信号可用于放料量控制，确保传输装置在核定流量下工作，提高传输带的工作效率和使用寿命。

应用在煤碳传输中，将图像采集机安装在取料机迥转臂的头部，控制迥转臂变频器的频率，及时修正迥转臂的角速度，从而调整取煤量，使传输带的流量控制在核定流量中工作。

应用在码头卸煤机上，紧挨着料斗出口处安装图像采集机，料斗的出口处就是传输带，可及时获得该部位的煤流量，产生控制信号，去控制料斗挡板的开度，调整落煤量，从而能控制主传输带的流量在核定流量范围中工作。

                    附图说明

图1是本发明的传输带装置截面图；

图2是图像采集机精确获得的A’-A-B-C-D-D’-A’部分图形；

图3是传输带上随料量的多少而变化的形状俯视图；

图4是本发明的安装位置示意图。

                   具体实施方式

下面结合附图和具体实施方法和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明基于三维图像分析计算传输流量的方法，是由以下几个步骤组成：

(1)图像的采集：

用一部图像采集机，采集传输带上的物质在传输带截面上的轮廓线，如图2所示，图像采集机精确获得传输带截面上的轮廓线A’-A-B-C-D-D’-A’图形，皮带截面原始形状，即A-B-C-D-E-F-A的面积是固定的，通过计算获得A’-D’-E-F-A’的料截面积；同时，另一部图像采集机俯视的藕状轮廓线(如图3)

夜间采集截面部分的图像：安装光束管，形成几毫米宽的光束，垂直投射在料的表面上，产生明亮的轮廓线，使图像采集机采集物料横截面图形。

(2)图像的分析处理：

用计算机分析处理所采图像，获得传输带上一段相应物质的立体模型，通过积分的方法，求出此段物质的体积；图像采集机不间断的连续采集轮廓线，累积计算获得物质在单位时间内总体积量。

(3)计算流量输出控制信号：

根据物质的比重、含水量、颗粒的均匀度等，与计量称的标准重量比对后，由计算机根据不同情况乘上不同的修正系数调整，将获得的体积转变成重量，计算出每秒的流量并与核定流量比较后，输出自动控制传输带流量信号。

为实现本发明的方法所用的装置是由图像采集机4、光束管5、计算机、图像处理卡和专用软件、传输带装置等组成(如图1，4)。传输带3的形状是由机械结构决定的，带3截面呈梯形，上面开口大，下面由安装在支架1上的滚筒支承2，由于传输皮带3的自重，它是紧贴着滚筒2的，因此传输皮带3截面所构成的原始形状是不变的，传输带3上方，一端靠近取料装置的出口处设有与计算机相连的二部图像采集机4，另一端设有光束管5。

应用在煤碳传输中，将图像采集机4安装在取料机迥转臂的头部，控制迥转臂变频器的频率，及时修正迥转臂的角速度，从而调整取煤量，使传输带3的流量控制在核定流量中工作。应用在码头卸煤机上，紧挨着料斗出口处安装图像采集机4，料斗的出口处就是传输带3，可及时获得该部位的煤流量，产生控制信号，去控制料斗挡板的开度，调整落煤量，从而能控制主传输带3的流量在核定流量范围中工作。

Claims (5)

1.一种基于三维图像分析计算传输流量的方法，其特征在于：

(1)图像的采集：

用二部图像采集机，同时采集传输带上的物质在传输带截面上的轮廓线和俯视的藕状轮廓线；

(2)图像的分析处理：

用计算机分析处理所采图像，获得传输带上一段相应物质的立体模型，通过积分的方法，求出此段物质的体积；

(3)计算流量输出控制信号：

由计算机根据物质的比重、含水量、颗粒的均匀度，乘上修正系数，将获得的体积转变成重量，计算出每秒的流量并与计量称的标准重量对比，核定流量，输出自动控制传输带流量信号。

2.根据权利要求1所述的基于三维图像分析计算传输流量的方法，其特征在于，固定皮带截面原始形状，使A-B-C-D-E-F-A的面积固定，用图像采集机精确获得传输带截面上的轮廓线A’-A-B-C-D-D’-A’图形，通过计算获得A’-D’-E-F-A’的料截面积。

3.根据权利要求1所述的基于三维图像分析计算传输流量的方法，其特征在于，夜间采集截面部分的图像，安装光束管，形成几毫米宽的光束，垂直投射在料的表面上，产生明亮的轮廓线，图像采集机采集物料横截面图形。

4.根据权利要求1所述的基于三维图像分析计算传输流量的方法，其特征在于，图像采集机不间断的连续采集轮廓线，累积计算获得物质在单位时间内总体积量。

5.一种实现权利要求1至4所述方法的装置，由图像采集机(4)、光束管(5)、计算机、图像处理卡和专用软件、传输带装置组成，其特征在于，所述传输带装置，其传输带(3)截面呈梯形，上面开口大，下面由安装在支架(1)上的滚筒(2)支承；传输带(3)上方，一端靠近取料装置的出口处设有与计算机相连的二部图像采集机(4)，另一端设有光束管(5)。

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