本实用新型涉及一种基于视觉识别的铣刨机自动输料系统，属于机械设备技术领域。
背景技术：
铣刨机作为路面养护机械的关键设备，我国随着大量公路逐步进入养护期，铣刨机的市场占有量也在逐年提升，尤其是大型铣刨机的市场。大型铣刨机作业时，将旧路面剥离，铣刨下来的废料由一、二级输料皮带机送至收料车内。传统的铣刨机，在输送石料时，无法准确输送到料车内，并且铣刨机在不断前进过程中，料车需要不断跟随挪动位置，即使这样，石料往往还是会漏出收料车，并且操作输料带，还需要耗费机手很大的精力，操作难度大，长时间驾驶劳动强度高，容易产生疲劳，造成输料抛洒，甚至引起施工安全事故。
在CN 202849911 U专利中公开了一种可视化智能输料铣刨机，包括铣刨机车体和设置在铣刨机车体上的全景监控系统，用于检测铣刨机车体输料架头部与四周区域障碍物的距离，避免铣刨机输料抛洒，具有很好的输料引导功能。但是无法根据拍摄到的图像来自动确定并调整铣刨机与料车的相对位置，还是需要操作人员通过观察显示屏做出判断并进行操作。
在CN 107443428 A中公开了一种带视觉识别水平关节机械手，通过将视觉识别系统的图像识别以及对机械手的控制，从而实现机械手准确的抓取产品，并且调节产品的角度，能够精确的将产品放入放置工装，不仅提高了工作效率，还降低了产品的损坏率，但是针对铣刨机的使用情况来说，直接应用上述方法存在很多缺陷，输料带输送的石料需要抛洒进料车内，而不是像机械手一样放入框内，而且铣刨机铣刨的石料以及料车的种类之间存在很大的差异，不像上述发明中存在标准化模式，可以简易的进行识别与处理。
而通过视觉识别方法，可精确建立空间坐标系，精准控制输送带，使得输料带实时与料车匹配，减低操作强度与难度；同时安装图像校准装置，方便视觉识别系统矫正不同料车及系统本身的测量误差，使得石料可以更准确的送入料车内。
技术实现要素：
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于视觉识别的铣刨机自动输料系统。
技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种基于视觉识别的铣刨机自动输料系统，包括用于输送石料的传送装置、视觉识别系统、铣刨装置、图像校准装置和用于存放石料的料车；所述视觉识别系统包括图像采集系统、图像识别系统、存储单元、主控制器、显示屏；所述传送装置包括输料带、摆动油缸和提升油缸，输料带顶端设有输送马达；
所述图像采集系统与存储单元的输入端连接，所述图像识别系统与存储单元的输出端连接，所述图像识别系统与主控制器的输入端连接，所述显示屏、输送马达、摆动油缸和提升油缸与主控制器的输出端连接。
进一步地，所述输料带顶端的输送马达内安装有速度传感器；所述摆动油缸和提升油缸内分别安装有位移传感器。
进一步地，所述图像采集系统由红外相机构成，所述红外相机安装在输料带顶端。
进一步地，所述显示屏设有两个，分别安装在铣刨机驾驶室及料车驾驶室内。
进一步地，所述图像校准装置安装在料车驾驶室的后顶端。
进一步地，所述料车上安装有警报指示灯，所述警报指示灯与主控制器的输出端连接。
有益效果：本实用新型提供的一种基于视觉识别的铣刨机自动输料系统，可自动调节输送带的运行速度、输送带仰角及摆动幅度，使石料准确抛洒至料车中；降低铣刨机和料车操作人员的操作难度和强度，避免因操作人员判断失误或疲劳驾驶导致施工安全事故。
附图说明
图1为本实用新型铣刨机部分的结构示意图；
图2为输料时铣刨机输料带与料车之间的相对位置以及石料飞出的轨迹图；
图3为本实用新型的模块框架示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图1所示，一种基于视觉识别的铣刨机自动输料系统，包括用于输送石料的传送装置、视觉识别系统、铣刨装置6、图像校准装置和用于存放石料的料车7；存放石料的料车跟随在铣刨机的一侧，并与铣刨机保持一定的距离；所述传送装置、铣刨装置6安装在铣刨机上，传送装置将铣刨装置铣刨下来的石料输送出去，并由料车接收。
所述视觉识别系统包括图像采集系统、图像识别系统、存储单元、主控制器、显示屏；所述传送装置包括输料带3、摆动油缸5和提升油缸4，输料带顶端设有输送马达2，由输送马达控制输料带的传动速度。
所述图像采集系统与存储单元的输入端连接，所述图像识别系统与存储单元的输出端连接，所述图像识别系统与主控制器的输入端连接，所述显示屏、输送马达、摆动油缸和提升油缸与主控制器的输出端连接，参阅图3。
所述图像采集系统由红外相机1构成，所述红外相机安装在输送带3的顶端。图像采集系统采集到的图像保存至存储单元，图像识别系统从存储单元提取图像进行识别。图像识别系统主要功能在于识别料车位置，并将料车相对于原点的具体的三维坐标传送给主控制器，前述三维坐标是以出料口为原点，以垂直于地面向上为Z轴，以水平与地面向料车方向为X轴，Y轴垂直于X轴、Z轴。操作人员可通过显示屏实时观看料车的位置及相关提示信息，铣刨机驾驶室和料车驾驶室内均设有显示屏。
图像校准装置为一个规定标准尺寸的十字标杆，并安装在料车驾驶室的后顶端。图像采集系统采集的图像以该十字标杆为基准，该十字标杆的尺寸为规定的标准尺寸，因此可对当前测量的距离进行校准以降低测量误差，从而可确保输料系统能够更精确地将石料输送到料车内。
输料带顶端的输送马达内安装有速度传感器，所述速度传感器与主控制器的输入端连接，可以实时获取当前石料飞离输料装置时的速度；在传送装置的摆动油缸和提升油缸内分别装有位移传感器。
通过当下石料飞离传送装置时的速度以及料车与铣刨机的距离、输料带顶端与料车的相对高度差等参数，可以精确计算出当前传送装置的仰角以及确定当前传送装置的空间位置。传送装置仰角的计算方法如下：
参阅图2，假设料车7目标接料位置距离铣刨机输料带3头部的水平距离为S，垂直高度差为h，输料带与水平方向的夹角为α，石料飞离输料带时的速度为V，则在不考虑风阻的情况下，可以获得以下方程：
S-S1＝Vtcosα；
S1＝2Vcosα·Vsinα/g；
h＝Vtsinα+0.5·gt2；
上述方程中，t表示石料飞离输料带下降过程中达到与输料带头部相同高度开始到落入料车内所用的时间，S1表示石料下降后达到与输料带头部相同高度点与输料带头部出口位置之间的水平距离。假设x＝tan(α/2)，联立上述三个方程式可以获得关于x的方程：
ax4+bx3+cx2+dx+e＝0；
其中，
求解一元四次方程式求得x的值，计算相应的α；一元四次方程会有四个解，从而会得到四个α值，但实际情况下α值只会在0～π/2之间，结合这个范围可以排除其他不合理的角度值，最终确定具体的α值。
α值确定后，主控制器控制摆动油缸与提升油缸工作使输送带与水平方向夹角达到α值，并控制传送装置保持该状态进行工作，料车保持此状态下与铣刨机的距离跟随铣刨机移动；当料车与铣刨机之间的距离超出前述状态下规定的距离时，料车上的警报指示灯会自动启动闪烁，料车机手根据显示屏上显示的料车位置坐标操作料车到达前述规定距离。
实际施工时使用的料车型号存在很大差异，在接收石料的过程中，希望石料可以在料车内形成一个中间高两边低的料包，这样可以最大程度地接料，并且石料不会漏出料车。通过相机摄像头拍摄的图像来识别料车的外形尺寸，具体识别采用数像素点的方法，每个像素点代表的距离由图像校准装置确定，然后计算出料车的像素点尺寸。对于尺寸较大的料车，根据其尺寸，多次调整传送装置的输料带速度、仰角等参数，确定不同的落料点，在料车内形成多个石料包，可充分利用料车的空间。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。