[发明专利]大型料场全天候测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及大型料场堆料量控制领域，尤其涉及一种大型料场非接触测量系统及方法。

背景技术

工业领域中对大型原料场地散装材料，如铁砂矿、石灰矿、粉煤矿料堆的测量方式主要靠人工操作为主，特别是当大料场多品种的情况，料场测量工作非常的繁琐，需要测量人员在现场对各料堆进行丈量并测绘料场料堆三维图形供料场管理人员对原料的进出料管理，考虑到现场的操作规范和安全性，人员在测量的过程中需要停止堆取料操作，极大的影响了料场的工作效率，而且测量精度难以保证。这些特点和难点极大的制约了料场的自动化和信息化技术的实现。

目前对散装料堆测量的技术方法存在两种，一种采用激光测距方式来实现自动测量，另一种采用立体视觉测量的方法来实现料堆的测量。激光测距方式在料场测量应用中，由于激光技术在应用上存在装置复杂，涉及复杂的驱动和俯仰机械结构设计，对工作环境要求苛刻，激光测距的支架不能有振动，否则严重影响测量精度，而且价格昂贵，应用存在较大局限性，特别是对于多品种非粉末原料多形式堆积方式的料场的测量，还存在测量技术方法上的难点；而立体视觉测量方式是一种新型非接触测量技术，它根据两个相机拍摄的图像获得图像中公共区域特征点的三维坐标从而达到测量目的，但是该技术也存在一些问题，与现场的环境条件，特别是光照条件关联性强，优质光照条件下，成像清晰，技术可行性高，而在普通光照条件下，则技术可行性非常低。

在对此类型的专利技术文献检索中发现，中国发明专利号为200510026197.7的专利，专利名称为：料场测量的计算机自动测量的视觉系统，该专利利用设置在料堆两端面具有相应高度处的CCD摄像头，作为高位视觉采集点，采集料堆全景图像，设置在与堆取料机的行走底盘上面向料堆且随堆取料机的纵向轨道行走的CCD摄像头，在堆取料机上设置移动视觉采集点，所有的CCD摄像头图像信号通过各自的视频电缆传输至图像采集卡，图像采集卡通过PCI总线与图像处理前端连接，将各个CCD摄像头的图像信号再图像处理前端中进行图像的数字化信息表达，图像处理前端输出的数字化表达通过IEEE1394协议接口连接至上位计算机实现图像信息的交互，实现并输出被测料堆的三维几何尺度。该发明在料场现场条件具备与料堆两端面具有相应高度处的CCD摄像头安装位置，能够采集料堆全景图像，且料堆图像拍照效果较好时，能够有效实现料场的计算机自动测量，但是由于在实际现场往往会受到客观环境条件的限制不具备这样的全景图像采集位置，那么该技术的实施将受到限制。

中国发明专利号为200910054129.X，发明名称为：大型料场料堆视觉测量系统，该专利通过在堆取料机的行走底盘上面向料堆且随堆取料机的纵向轨道行走的CCD摄像头，相机光轴非平行安装，采集料堆图像，并将料堆图像传送至前端图像处理器进行初步的处理，然后再通过光纤传送至上位机服务器进行后续算法处理，获得料堆的三维尺寸。该专利可以肯定的是在一定光照条件下，图像采集效果较优的情况下，能实现料场的自动测量，但是很难满足全天候光照条件下，料场的全自动测量，这些难点需要设计一种全天候全自动测量技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大型料场全天候测量系统及方法，采用激光光栅投影技术，图像抓取设备采集的为光栅图像，与自然光照关联性小，有效的降低了光照因素对项目实现的影响，能够实现全天候全自动非接触测量，节约了劳动力，并且提高了工作效率，提高的料场自动化和信息化水平。

本发明是这样实现的：一种大型料场全天候测量系统，包括：

一对固定安装在堆取料机上的图像抓取设备；所述图像抓取设备设置有一个信号输入口和两个信号输出口；

一与图像抓取设备的信号输入口相接通的图像抓取触发器；

一固定安装在堆取料机上的激光光栅发射器；

一与激光光栅发射器的控制口相连通的激光发射控制器；

所述图像抓取设备其中一个信号输出口与激光发射控制器的输入口连通，所述图像抓取设备另一个信号输出口与图像数据处理器相连；图像抓取设备捕捉经激光光栅发射器发射的激光光栅投影后的料堆图像，并将该料堆图像送入到图像数据处理器内进行处理。

一对所述的图像抓取设备的光心处于同一水平面并且两个光轴互相平行，所述图像抓取触发器同步触发一对图像抓取设备。

所述的图像抓取设备为工业摄像机。

一种大型料场全天候测量方法，包括以下步骤：

S1：图像抓取触发器通过堆取料机的当前走行位置输出触发信号到一对图像抓取设备；