一种骨料生产线检测系统及方法与流程

本发明属于颗粒检测技术领域，特别涉及一种骨料生产线检测系统及方法。

背景技术：

骨料粒度的检测一直是骨料生产中质量检验的一道难题。目前常用的方法是从生产线上提取样品，在实验室里用传统测量方法测量骨料样品的尺寸。这种检测方式效率低下、样品采样方式的不合理导致检测结果并不能真正反映产品的质量。

目前也有一些采用图像处理的方法计算骨料粒度的研究，其中涉及三维数据采样的问题，因骨料生产线比较庞大，骨料三维图像的拍摄往往采用结构光的方式。而这种方式也存在较大的弊端：

一是拍摄设备价格昂贵，建设使用维护成本都很高；

二是因其为线扫描方式，图像在生产线运动方向上存在一定程度的畸变，对检测精度有一定影响；

三亦是因其为线扫描方式，图像在生产线运动方向上的分辨力不够高，同样对于检测精度会造成不利影响。

三维图像拍摄的另一种方式双目摄像机(如图1所示)拍摄运用于骨料生产线也存在许多不利因素：在大型生产线上双目摄像机定标难度大、两台超高分辨率的摄像机内部参数的离散性使得不易找到配对的设备以及同样存在造价偏高的问题。

技术实现要素：

本发明实施例之一，一种骨料生产线检测系统，用于对生产线骨料粒度的检测，其特征在于，该检测系统包括一台成像设备和主控制器。成像设备被设置于所述骨料生产线的上方，正对生产线上的骨料，使得所述成像设备获取的生产线骨料图像包括所述骨料生产线的边缘。主控制器根据所述成像设备输出的图像数据获得生产线骨料的点云数据。

所述成像设备包括，光学系统、光学系统调整模块、图像传感器、图像传感器设置模块。所述光学系统用于对骨料生产线上的目标骨料实现光学成像；所述光学系统调整模块用于调节和控制成像倍率及精准对焦，其受主控制器控制；所述图像传感器用于接收骨料生产线经光学系统成像后的光信号并将之转换为图像数据输出；所述图像传感器设置模块用于对图像传感器的参数进行按照图像采集要求的配置，其受主控制器控制；其中，所述光学系统和图像传感器在沿着与骨料生产线运行方向垂直的方向采集的图像数据涵盖生产线边缘。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1现有技术中双目三维摄像机三维成像示意图。

图2根据本发明实施例之一的骨料生产线摄像单元的座标位置示意图。

图3根据本发明实施例之一的骨料生产线上实时检测骨料粒度的方法框图。

图4根据本发明实施例之一的骨料生产线边缘与生产线行进方向在座标系中的关系示意图。

具体实施方式

本发明的目的在于综合运用自动控制技术、机器视觉技术以及测量技术，采用单一图像摄像单元实现在骨料生产线上对骨料粒度(三维尺寸)进行实时检测分析。

根据一个或者多个实施例，一种骨料生产线检测系统，用于对生产线骨料粒度的检测，该检测系统包括一台成像设备和主控制器。成像设备被设置于所述骨料生产线的上方，正对生产线上的骨料，使得所述成像设备获取的生产线骨料图像包括所述骨料生产线的边缘，主控制器根据所述成像设备输出的图像数据获得生产线骨料的点云数据。图2所示为摄像单元在座标系中的位置关系，摄像单元中的传感器平面与实物座标系中由x轴y轴构成的平面平行，目标物体沿x轴方向移动，实物座标系中的z轴体现所摄物体的深度信息。

根据一个或者多个实施例，一种在骨料生产线上实时检测骨料粒度的方法。如图3所示，其由光学系统、光学系统调整模块、传感器、传感器设置模块、图像采集、图像缓存、物方位置信息、图像选取图像配对、深度信息计算及三维数据形成等环节组成。

所述光学系统用于对骨料生产线上的目标物体实现光学成像；所述光学系统调整模块用于调节和控制成像倍率及精准对焦，其受主控制器控制；所述传感器用于感受骨料生产线经光学系统成像后的光信号并将之转换为图像数据输出。光学系统和图像传感器在骨料实物座标系的y轴方向上采集的图像数据涵盖生产线边缘；所述传感器设置模块用于对传感器的参数进行按照图像采集要求的配置，其受主控制器控制；所述图像采集环节用于采集经光学系统和传感器形成生成的图像数据，在采集图像过程中每帧图像都进行对齐骨料生产线上的边缘的处理。骨料生产线边缘与生产线行进方向在座标系中的关系如图4所示。

所述物方位置信息模块用于获取来自生产线位移编码器的信息，并将其转换成生产线沿实物座标系x轴方向的位移数据通过图像选取环节传送到图像缓存环节；所述图像选取环节用于从图像缓存中选取需配对的图像，并赋予其在生产线上的位移信息；所述图像缓存环节用于临时保存来自于图像采集环节的一系列图像以及按照图像选取环节的指令从图像序列中选取许配对的图像输送到图像配对环节；所述图像配对环节用于对需配对的图像进行图像配准的计算处理，以确定配对图像中各对应目标图像元素在图像座标系中的座标，其结果输送到深度信息计算环节；所述深度信息计算环节用于针对来自于图像配对环节的配对图像中各对应目标图像元素在图像座标系中的座标计算对应目标元素在实物座标系z轴的座标，其结果输送到三维数据形成环节；所述三维数据形成环节用于将来自于深度信息计算环节的各目标图像元素在图像座标系中的座标换算成其在实物座标系中的座标，并组合在深度信息计算环节计算出的其在实物座标系z轴的座标以及其图像数据，形成三维数据组，也称“点云”数据；所述主控制器用于接收来自上位机的指令以及控制光学系统调整模块、传感器设置模块以及图像选取模块。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种骨料生产线检测系统，用于对生产线骨料粒度的检测，其特征在于，该检测系统包括一台成像设备和主控制器，

成像设备被设置于所述骨料生产线的上方，正对生产线上的骨料，使得所述成像设备获取的生产线骨料图像包括所述骨料生产线的边缘，

主控制器根据所述成像设备输出的图像数据获得生产线骨料的点云数据。

2.根据权利要求1所述的骨料生产线检测系统，其特征在于，所述成像设备包括，光学系统、光学系统调整模块、图像传感器、图像传感器设置模块、

所述光学系统用于对骨料生产线上的目标骨料实现光学成像；

所述光学系统调整模块用于调节和控制成像倍率及精准对焦，其受主控制器控制；

所述图像传感器用于接收骨料生产线经光学系统成像后的光信号并将之转换为图像数据输出；

所述图像传感器设置模块用于对图像传感器的参数进行按照图像采集要求的配置，其受主控制器控制；其中，

所述光学系统和图像传感器在沿着与骨料生产线运行方向垂直的方向采集的图像数据涵盖生产线边缘。

3.根据权利要求1所述的骨料生产线检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括生产线位移编码器，设置于生产线上，用于检测获得随着生产线移动的骨料的位移数据。

4.一种骨料生产线检测方法，基于如权利要求2所述的检测系统，其特征在于，包括以下步骤：

采用成像设备的光学系统对骨料生产线上的骨料实现光学成像；

采用光学系统调整模块调节和控制成像倍率及精准对焦；

图像传感器接收骨料生产线经光学系统成像后的光信号并将之转换为图像数据输出，图像数据包括骨料生产线边缘；

采用图像传感器设置模块对图像传感器的参数进行按照图像采集要求的配置，在采集图像过程中每帧图像都进行对齐骨料生产线边缘的处理。

5.根据权利要求4所述骨料生产线检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

获取来自生产线位移编码器的数据，并将其转换成生产线沿骨料生产线运行方向的位移数据并传送到图像缓存模块；

从图像缓存模块中选取需配对的图像，并赋予其在生产线上的位移数据；

对需配对的图像进行图像配准的计算处理，以确定配对图像中各对应骨粒目标图像元素在图像座标系中的座标，其结果输送到图像深度数据计算模块；

对配对图像中各对应骨粒目标图像元素在图像座标系中的座标计算对应目标元素在垂直于生产线方向的座标，其结果输送到三维数据形成模块；

计算生产线各骨料三维数据组。

技术总结
一种骨料生产线检测系统，用于对生产线骨料粒度的检测，该检测系统包括一台成像设备和主控制器，成像设备被设置于所述骨料生产线的上方，正对生产线上的骨料，使得所述成像设备获取的生产线骨料图像包括所述骨料生产线的边缘，主控制器根据所述成像设备输出的图像数据获得生产线骨料的点云数据。

技术研发人员：王仁杰;范金成
受保护的技术使用者：上海易清智觉自动化科技有限公司
技术研发日：2021.04.29
技术公布日：2021.07.27