一種采用網狀面結構光測量堆放物重量的系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種采用網狀面結構光測量堆放物重量的系統及方法，屬于稱重技術領域，意在提供一種測量過程簡單快速，測量精度高、可靠性強、穩定性好、成本低廉、處理速度快、利于數據化管理的一種采用網狀面結構光測量堆放物重量的系統及方法。包括圓形分區片，還包括數字信號處理單元和計算機。在堆放物測量場地的上空架設有一個水平狀布置的圓環形支架，并在圓環形支架的圓心處設有一臺網狀面結構光發生器，在圓環形支架的環形軌道上等間距布置有若干臺數碼相機；圓形分區片固定連接在網狀薄膜前端的外殼上，網狀面結構光發生器、數碼相機和數字信號處理單元均分別與計算機連接。本發明專利技術主要用在堆放物稱重技術中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及稱重
，尤其涉及。
技術介紹
堆放物的種類很多，如煤堆、土方堆、雜草堆等均為堆放物，對堆放物的重量測量一直以來都顯得特別重要，例如，煤炭行業是重要能源來源，對于一個大煤堆，迅速而準確的盤煤技術則顯得格外重要。盤煤也就是測量出某一個煤堆的重量，即為某一個煤堆稱重。隨著科學技術的發展，傳統的人工煤堆測量法，由于過程繁雜、測量精度較差、不利于數據化管理，而導致數以十萬、百萬計成本資金無法真實反映。目前，市場上主要有三類盤煤產品。一是激光測距儀，主要辦法是在測距儀的基礎上配上地圖衛星水平角度測量儀，激光測距儀用在盤煤上存在著精度的高低受操作人員的自身的影響較大，即人為因素的影響較大。二是盤點系統，其工作原理是對煤堆的表面特征進行激光掃描，但存在掃描不全的問題，由于一行一行的掃描導致測量速度較慢。三是自動測量系統，其工作原理也是激光掃描，由于一行一行的掃描導致測量速度較慢，并且價格較高，并且該自動測量系統在市場上普遍反映系統穩定性不佳，同一堆放物重復測量值的偏差較大，計算速度慢。中國專利公開號CN202562447U，公開日是2012年11月28日，名稱為“一種固定式全方向激光盤煤裝置”的方案中公開了一種固定式全方向激光盤煤裝置，包括激光掃描儀、轉動機構、支架、控制箱和電腦，激光掃描儀安裝在轉動機構上，轉動機構安裝在支架的頂端，支架安裝在堆取料機門架上，激光掃描儀與轉動機構分別與控制箱連接，控制箱與電腦相連接。不足之處在于，這種激光盤煤裝置，由于一行一行的掃描導致測量速度較慢，并存在掃描不全的問題，成本較高，精度較低、穩定性不佳，處理速度慢。專利
技術實現思路
本專利技術是為了解決現有激光盤煤裝置測量速度較慢，存在掃描不全，成本較高，精度較低，穩定性不佳，處理速度慢，以及人工煤堆測量過程繁雜，測量精度較差，不利于數據化管理的不足，提供一種測量過程簡單快速，測量精度高、可靠性強、穩定性好、成本低廉、處理速度快、利于數據化管理的。為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案:一種采用網狀面結構光測量堆放物重量的系統，在堆放物測量場地的上空架設有一個水平狀布置的圓環形支架，并在圓環形支架的圓心處設有一臺網狀面結構光發生器，在圓環形支架的環形軌道上等間距布置有若干臺數碼相機；所述網狀面結構光發生器包括外殼，在外殼內從一端到另一端依次設有光源、準直透鏡、濾波透鏡、光闌、柱面透鏡和網狀薄膜，且柱面透鏡的弧形柱面朝外，并且網狀薄膜粘貼連接在柱面透鏡的弧形柱面上；還包括圓形分區片，并且圓形分區片由與數碼相機臺數相等的扇形分區孔組成，在圓形分區片的分區條上設有分區光帶燈，所述圓形分區片固定連接在網狀薄膜前端的外殼上，并且每臺數碼相機都正對著一個扇形分區孔；還包括數字信號處理單元和計算機，所述網狀面結構光發生器、所述數碼相機和所述數字信號處理單元均分別與計算機連接。讓網狀面結構光發生器發出一定模式的網狀面結構光照射到堆放物外表面上，從而在堆放物外表面上產生若干經堆放物外表面調制后的網狀面結構光投影點；用數碼相機拍攝堆放物外表面上的若干網狀面結構光投影點，從而在數碼相機的CCD成像平面上得到網狀面結構光圖像；然后用數字信號處理單元對網狀面結構光圖像進行分析，在網狀面結構光圖像上建立投影到網狀面結構光投影點的網狀面結構光成像點，并使網狀面結構光投影點和網狀面結構光成像點之間一一對應，然后根據三角測量原理，將各個對應點代入依據三角測量原理建立的物像三角關系式中，計算出堆放物外表面上每一個網狀面結構光投影點的高度，再根據網狀面結構光投影點的高度建立堆放物外表面的三維面形，再根據三維面形計算出堆放物的體積；然后再根據用戶提供的堆放物的密度，進而計算出堆放物的重量。光源通過準直透鏡后，光線得到了較好的準直，然后準直后的光線通過濾波透鏡和光闌后去除雜散光，最后光線通過一個帶有網狀薄膜的柱面透鏡來產生均勻性較好的網狀面結構光。采用準直透鏡、柱面透鏡和網狀薄膜，以便獲得網狀面結構光；濾波透鏡主要用來濾除網狀面結構光發生器金屬外殼表面的反射光，從而減小光闌的光斑直徑，濾除雜散光；光闌能夠控制光線通過柱面透鏡的多少，主要用于調節通過柱面透鏡的光線的強弱。網狀薄膜的網格編排大小，直接影響著堆放物測量精度的高低，網狀薄膜的網格編排大時，堆放物測量精度就會降低，反之，網狀薄膜的網格編排小時，堆放物測量精度就會提高。光源可以為點狀白光源，也可以為點狀的其它顏色的光源。在準直透鏡與柱面透鏡之間裝配上濾波透鏡和光闌，能獲得質量較好的網狀面結構光，進而能在堆放物外表面上得到質量較好的網狀面結構光投影點，為數碼相機獲取較為清晰的網狀面結構光圖像提供了保證，也為數字信號處理單元對網狀面結構光圖像進行分析提供了可靠的質量保證，保證了測量精度高和可靠性強的要求。在拍攝或處理過程中都可以進行分塊處理，為數據的快速化處理提供了前提。數碼相機在拍攝時，每個數碼相機只拍攝其所正對的扇形分區孔內的網狀面結 構光投影點。在對網狀面結構光圖像進行分析處理時，數字信號處理單元分別對每個數碼相機拍攝到的分區條之內的網狀面結構光圖像進行并行處理，數字信號處理單元可以直接在數字圖像上直接測量出各條入射光線的PN偏移量，然后再根據PN偏移量計算出各條入射光線的高度，然后把處理后的各個結果合攏在一起，并根據各條入射光線的高度值建立堆放物外表面的三維面形，然后再根據三維面形計算出堆放物的體積；然后再根據用戶提供的堆放物的密度計算出堆放物的重量。測量過程簡單快速，穩定性好、成本低廉、處理速度快。本系統測量過程簡單快速，測量精度高、可靠性強、穩定性好、成本低廉、處理速度快、利于數據化管理，能高速有效的測量大型堆放物如煤堆的體積，方便快捷、易于實現。作為優選，還包括圓筒，所述圓筒套在圓形分區片上，并且圓筒的一端固定連接在網狀薄膜側面方的外殼上。圓筒不僅能夠保護好圓形分區片和網狀薄膜不受損傷，還能夠讓網狀面結構光和分區光帶燈工作效果較好，能夠提高測量的精確度。作為優選，所述準直透鏡包括單透鏡和膠合型復透鏡，所述單透鏡為半球形的凸透鏡，并且單透鏡的凸面朝向膠合型復透鏡，單透鏡的平面朝向光源，所述膠合型復透鏡由凸透鏡和凹透鏡膠合成。這樣設計的準直透鏡能夠有效矯正光線的球差和正弦差，對光線的準直效果好。作為優選，所述濾波透鏡為偏正片。偏振片遮蔽住光線的縱向光，只讓橫向光透過，本方案中的偏振片用來濾除網狀面結構光發生器金屬外殼表面的反射光，從而獲得質量較好的準直光線，進而能在堆放物外表面上得到質量較好的網狀面結構光投影點，為后續處理提供了可靠的質量保證。作為優選,所述光闌包括第一光闌和第二光闌，所述第二光闌設在第一光闌和柱面透鏡之間，并且第二光闌的孔徑大于第一光闌的孔徑。第二光闌的孔徑略大于第一光闌的孔徑，以濾除由第一光闌引起的次級衍射光斑，從而獲得質量較好的準直光線，進而能在堆放物外表面上得到質量較好的網狀面結構光投影點，為后續處理提供了可靠的質量保證。作為優選，網狀薄膜的網格呈均勻的三角形網格。均勻的三角形網格便于處理和計算，為速度處理提高了前提保證。作為優選，每臺數碼相機都在該臺數碼相機正對著的扇形分區孔夾角角平分線的豎直平面內。這樣能夠保證數碼相機能夠對稱的清楚的拍攝到所對應分區間內的網狀面結本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種采用網狀面結構光測量堆放物重量的系統，其特征在于，在堆放物測量場地的上空架設有一個水平狀布置的圓環形支架（10），并在圓環形支架的圓心處設有一臺網狀面結構光發生器（15），在圓環形支架的環形軌道上等間距布置有若干臺數碼相機（12）；所述網狀面結構光發生器包括外殼（9），在外殼內從一端到另一端依次設有光源（1）、準直透鏡、濾波透鏡、光闌、柱面透鏡（7）和網狀薄膜（8），且柱面透鏡的弧形柱面朝外，并且網狀薄膜粘貼連接在柱面透鏡的弧形柱面上；還包括圓形分區片（21），并且圓形分區片由與數碼相機臺數相等的扇形分區孔（23）組成，在圓形分區片的分區條（24）上設有分區光帶燈（22），所述圓形分區片固定連接在網狀薄膜前端的外殼上，并且每臺數碼相機都正對著一個扇形分區孔；還包括數字信號處理單元（17）和計算機（16），所述網狀面結構光發生器、所述數碼相機和所述數字信號處理單元均分別與計算機連接。

【技術特征摘要】
1.一種采用網狀面結構光測量堆放物重量的系統，其特征在于，在堆放物測量場地的上空架設有一個水平狀布置的圓環形支架(10)，并在圓環形支架的圓心處設有一臺網狀面結構光發生器(15)，在圓環形支架的環形軌道上等間距布置有若干臺數碼相機(12);所述網狀面結構光發生器包括外殼(9)，在外殼內從一端到另一端依次設有光源(I)、準直透鏡、濾波透鏡、光闌、柱面透鏡(7)和網狀薄膜(8)，且柱面透鏡的弧形柱面朝外，并且網狀薄膜粘貼連接在柱面透鏡的弧形柱面上；還包括圓形分區片(21)，并且圓形分區片由與數碼相機臺數相等的扇形分區孔(23)組成，在圓形分區片的分區條(24)上設有分區光帶燈(22)，所述圓形分區片固定連接在網狀薄膜前端的外殼上，并且每臺數碼相機都正對著一個扇形分區孔；還包括數字信號處理單元(17)和計算機(16)，所述網狀面結構光發生器、所述數碼相機和所述數字信號處理單元均分別與計算機連接。2.根據權利要求1所述的一種采用網狀面結構光測量堆放物重量的系統，其特征在于，還包括圓筒(25)，所述圓筒套在圓形分區片上，并且圓筒的一端固定連接在網狀薄膜側面方的外殼上。3.根據權利要求1所述的一種采用網狀面結構光測量堆放物重量的系統，其特征在于，所述準直透鏡包括單透鏡(2)和膠合型復透鏡(3)，所述單透鏡為半球形的凸透鏡，并且單透鏡的凸面朝向膠合型復透鏡，單透鏡的平面朝向光源，所述膠合型復透鏡由凸透鏡和凹透鏡膠合成。4.4、根據權利要求1所述的一種采用網狀面結構光測量堆放物重量的系統，其特征在于，所述濾波透鏡為偏正片(4)。5.根據權利要求1所述的一種采用網狀面結構光測量堆放物重量的系統，其特征在于，所述光闌包括第一光闌(5)和第二光闌(6),所述第二光闌設在第一光闌和柱面透鏡之間，并且第二光闌的孔徑大于第一光闌的孔徑。6.根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孔明，趙超杰，劉維，王福民，趙軍，
申請(專利權)人：中國計量學院，
類型：發明
國別省市：