一种卸料控制方法、装置以及工程机械的制作方法_2

文档序号:9746559阅读:来源:国知局
,可以自动识别出料斗,也可以采用人 工辅助的方式进行识别,这均不影响本发明的实现。
[0053]步骤S103:通过所述图像信息确定所述料斗相对于所述卸料口的距离信息;
[0054] 具体地,可通过左、右摄像机拍摄到的左图像信息以及右图像信息,根据双目立体 成像原理以及左、右摄像机预先标定的参数,计算出所述料斗的边界点的空间坐标值,检测 出所述料斗相对于所述卸料口的距离信息。
[0055] 步骤S104:通过所述图像信息以及所述距离信息,对所述料斗中的物料的高度信 息进行实时监测;
[0056] 具体地,可以检测所述料斗中的所述物料的边缘,通过所述边缘确定所述物料的 中心;根据双目立体成像原理以及左、右摄像机预先标定的参数,计算所述物料的中心的空 间坐标值;根据所述空间坐标值以及所述料斗的边界点的空间坐标值,确定所述料斗中的 物料的高度信息。
[0057] 步骤S105:根据所述高度信息的变化情况,生成对卸料速度进行实时控制的控制 指令。
[0058] 本发明所提供的卸料控制方法,通过获取料斗的图像信息;对图像信息进行图像 特征提取识别出料斗;通过图像信息确定料斗相对于卸料口的距离信息;通过图像信息以 及距离信息,对料斗中的物料的高度信息进行实时监测;根据高度信息的变化情况,生成对 卸料速度进行实时控制的控制指令。本发明所提供的卸料控制方法,能够自动检测料斗中 物料的高度,然后根据料斗的栗送速度,自动调整卸料速度,防止超卸或待卸现象的发生, 避免物料和燃油的浪费,从而提高了工作效率。另外,本发明还能够自动计算料斗的位置和 距离,用以辅助司机停车,进一步提高了整体的工作效率。
[0059] 下面以两台摄像机分别拍摄左、右图像为例,对本发明所提供的卸料控制方法应 用于搅拌车的工作过程进行详细描述。
[0060] 左、右摄像机同时拍摄一幅料斗的图像,对拍摄的图像进行特征提取,具体可以为 线提取或边缘提取。对料斗进行图像识别,以标示出料斗的范围。根据料斗的图像特征,对 料斗图形进行立体匹配。然后通过料斗图像点坐标以及摄像机已标定的参数,对空间点位 置进行计算与表面结构重建,最终计算出料斗与搅拌车的距离以及混凝土的高度。
[0061] 具体地,预先标定摄像测量系统相关参数(包括摄像机内参数、多台摄像机间的位 置关系等),建立摄像测量坐标系和外部(世界)坐标系之间的关系,可采用平面靶板标定 法、控制点标定法、手眼关系标定法、张氏标定法等摄像测量、计算机视觉领域的常用摄像 系统标定方法。
[0062] 具体地,计算方法可采用光流法、本质矩阵法、多目交会测量法等摄像测量、计算 机视觉领域的运动估计方法。
[0063] 目前市面上各栗送机械厂家的料斗形状基本相似,料斗上面和后面近似长方形, 料斗上方有网格状栅栏。如图2对料斗进行自动识别的过程流程图所示,上述步骤S102对料 斗进行自动识别的过程可以具体为:
[0064]步骤S1021:对图片进行预处理,采用边缘检测检测出料斗的四周边界和上面栅栏 网格线边缘;
[0065]步骤S1022:对各边界线和栅栏网格线的多个点,采用最小二乘法进行直线拟合, 最后可以得到近似边界线和栅栏网格线;请参照图3中料斗边界线和栅栏网格线的示意图。 [0066] 步骤S1023:对所述近似边界线以及栅栏网格线进行标识,识别出所述料斗。
[0067]如图3所示,在实际检测中,如果左右两幅图像都检测到边界线(L1、L2、L3、L4、 15),以及栅栏网格线的横线(111、112~)两条以上,纵线(11、12、13、14~)三条以上,就在显 示屏上标示料斗范围,提示用户确认后,就认为识别料斗成功。当然,这仅是一种识别料斗 的方法,其他能够实现识别的方法均可。
[0068]该实施例中直线拟合方法可以具体为:
[0069]根据直线公式u = kv+b,其中(u,v)为图像中的像素坐标,k为直线斜率,b为截距。
[0070] 假设检测到一条边缘上由N个像素点(u0,v0),(ul,vl),(u2,v2),…,(ui,vi)。
[0071] 通过最小二乘法进行直线拟合公式:
[0073]可求得直线参数a和b的最佳估计值。
[0074]验证相关系数r:
[0076]如果I r I >0.5,则认为直线拟合符合要求,该检测边界线(或栅栏网格线)有效。 [0077]上述步骤S103对料斗进行自动识别的过程可以具体为:
[0078]假设左摄像机拍摄的左图像信息中L1、L2的交点为PL1,L 2、L3的交点为R2,右摄像机 拍摄的右图像信息中L1、L2交点PR1,L2、L3的交点为P R2,这里可以把Pu和PR1、PL2和Pr2作为料 斗上同一点在左右摄像机图像投影点。选择该对应点,对几何畸变和辐射畸变有很好的抵 抗能力,能够获得亚像素级别精度的致密视差,而且可以提高重建速度。
[0079]在安装摄像机时,保证左右摄像机光心(0l,0r)连线水平,以光心连线中点为空间 坐标原点〇,光心连线为X轴,垂直地面直线为y轴,垂直X和y直线为Z轴,如图4摄像机安装空 间坐标示意图所示。
[0080] 根据双目立体成像原理和摄像机事先标定参数可以得出PlJPPr1所对应的料斗的 点Pi的空间坐标值(Xi,yI,z!),Pl 2和Pr2所对应的料斗的点P2的空间坐标值(X2,y2,Z 2),具体 地,可以取21和22的最小值作为料斗到搅拌车的距离。
[0081] 上述步骤S104对料斗中物料的高度进行自动检测的过程可以具体为:
[0082]检测出料斗上方混凝土边缘为L;取边缘上若干点,用最小二乘法进行椭圆拟合, 然后计算椭圆的中心;如图5料斗上方物料量检测示意图所示。当然,本实施例仅以椭圆作 为一种【具体实施方式】,采用其他图形进行拟合均可,这不影响本发明的实现。
[0083]把左图像的椭圆中心O1和右图像的椭圆中心O2作为混凝土上同一点在左右摄像机 图像投影点,根据双目立体成像原理和摄像机预先标定的参数,可以得出该点O3的空间坐 标值(X,y,Z)。具体地,可以取上述Pi和P2点坐标中yi、y2的最小值y ',将y-y '作为混凝土的 高度值。
[0084] 下面对本发明实施例提供的卸料控制装置进行介绍,下文描述的卸料控制装置与 上文描述的卸料控制方法可相互对应参照。图6为本发明实施例提供的卸料控制装置的结 构框图,参照图6卸料控制装置可以包括:
[0085] 获取模块100,用于获取料斗的图像信息,所述图像信息为至少包括两个图像采集 设备同时拍采集的图像;
[0086] 识别模块200,用于对所述图像信息进行图像特征提取,识别出所述料斗;
[0087]确定模块300,用于通过所述图像信息确定所述料斗相对于所述卸料口的距离信 息;
[0088]监测模块400,用于通过所述图像信息以及所述距离信息,对所述料斗中的物料的 高度信息进行实时监测;
[0089] 控制模块500,用于根据所述高度信息的变化情况,生成对卸料速度进行实时控制 的控制指令。
[0090] 本发明所提供的卸料控制装置,通过获取料斗的图像信息;对图像信息进行图像 特征提取识别出料斗;通过图像信息确定料斗相对于卸料口的距离信息;通过图像信息以 及距离信息,对料斗中的物料的高度信息进行实时监测;根据高度信息的变化情况,生成对 卸料速度进行实时控制的控制指令。本发明所提供的卸料控制装
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