一种光学皮带秤及其测量方法技术

本发明专利技术提供了一种无接触测量式光学皮带秤及其测量方法，它由秤架、托辊、驱动轮、皮带、激光器、摄像机、从动轮、电动机和计算机组成。驱动轮、托辊和从动轮依次安装在秤架上，环绕在外侧的是圆环形皮带。秤架横担上均匀安装一排激光器，驱动轮轴线的外侧上方安装摄像机。通过建立测量坐标系和像平面坐标系，激光器照射在物料上形成的激光光斑经摄像机拍摄图像，并送计算机进行图像处理后，可以获得这些光斑在像平面坐标系和测量坐标系中的坐标，结合已知数据，计算机可以计算出离开皮带秤物料的总重量。本发明专利技术的有益效果在于：1.非接触式测量，测量结果不受皮带张力变化和皮带振动的影响；2.称重后的物料立即离开皮带，从而可以精确控制加料重量；3.不需对输送机进行任何改动。

【技术实现步骤摘要】
一种光学皮带秤及其测量方法
本专利技术涉及一种光学皮带秤。
技术介绍
皮带秤是一种对放置在皮带上、并随皮带连续移动的松散物料进行自动称量的衡器，广泛应用于水泥、煤炭、炼焦、钢铁、矿山、发电、化工、食品等行业的连续计量及配料控制。主要由秤架、称重传感器、测速传感器和称重仪表构成。当物料经过安装在皮带秤上的称重传感器时，传感器检测到物料的重量，然后将数据传递到称重仪表上。同时，测速传感器将皮带输送机的运输速度传递到称重仪表上。称重仪表将从测速传感器和称重传感器收集到的数据信息进行积分处理，计算出皮带输送机上通过物料的瞬时流量和累计重量。然而，当皮带上的物料分布不均匀或皮带振动时，称重传感器附近皮带的松紧和张力必然发生变化，导致称重精度产生误差。此外，皮带跑偏、托辊(尤其是称重托辊)不转或摩擦力较大、秤体和固定支撑接触、传感器松动、物料挤塞和秤体零点变化都可能影响皮带秤的测量精度。核子秤是一种非接触式散装物料在线连续计量和监控装置，是利用物料对γ射线束吸收的原理，对输送机传送的散装物料进行在线连续计量的新一代衡器，其测量原理是根据物料对γ射线强度的衰减比计算出输送机负荷，再乘以输送机速度得出物料流量及累计量。但γ射线具有极强的穿透力，人体受到γ射线照射后，γ射线可以进入到人体的内部，并与体内细胞发生电离作用，电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子，如蛋白质、核酸和酶，它们都是构成活细胞组织的主要成份，一旦它们遭到破坏，就会导致人体内的正常化学过程受到干扰，严重的可以使细胞死亡。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种无接触测量式光学皮带秤，它由秤架、托辊、驱动轮、皮带、激光器、摄像机、从动轮、电动机和计算机组成。驱动轮、托辊和从动轮依次安装在秤架上，它们的轴线位于同一平面内，环绕在外侧的是圆环形皮带。秤架上位于驱动轮上方有一条与驱动轮轴线平行的横担，横担上均匀安装一排激光器，激光器的光轴相互平行，并与皮带平面垂直。驱动轮轴线的外侧上方安装摄像机，其像平面与所有激光器光轴所在的平面平行，水平线与驱动轮的轴线平行。通过建立测量坐标系和像平面坐标系，激光器照射在物料上形成的激光光斑经摄像机拍摄图像，并送计算机进行图像处理后，可以获得这些光斑在像平面坐标系和测量坐标系中的坐标，结合摄像机像平面与所有激光器光轴所在的平面之间的距离、无物料时所有激光光斑在测量坐标系中的纵坐标、摄像机的焦距和像素长度、相邻两条激光器光轴之间的距离、皮带的运行速度和物料的密度，计算机可以计算出离开皮带秤物料的总重量。本专利技术的有益效果在于：1.非接触式测量，测量结果不受皮带张力变化和皮带振动的影响；2.称重后的物料立即离开皮带，从而可以精确控制加料重量；3.不需对输送机进行任何改动。附图说明图1是光学皮带秤原理示意图标号说明：1秤架，2托辊，3驱动轮，4皮带，5激光光斑，6激光器，7摄像机，8物料，9从动轮具体实施方式如图1所示，光学皮带秤由秤架(1)、托辊(2)、驱动轮(3)、皮带(4)、激光器(6)、摄像机(7)、从动轮(9)、电动机和计算机组成。驱动轮(3)、托辊(2)和从动轮(9)依次安装在秤架(1)上，它们的轴线位于同一平面内，环绕在外侧的是圆环形皮带(4)。秤架(1)上位于驱动轮(3)上方有一条与驱动轮(3)轴线平行的横担，横担上均匀安装一排激光器(6)，激光器(6)的光轴相互平行，并与皮带平面垂直。驱动轮(3)轴线的外侧上方安装摄像机(7)，其像平面与所有激光器(6)光轴所在的平面平行，水平线与驱动轮(3)的轴线平行。激光器(6)照射在物料(8)上形成激光光斑(5)，摄像机(7)拍摄这些激光光斑(5)，通过图像处理可以确定其位置，为此需要建立测量坐标系。以摄像机(7)像面中点o为坐标原点建立三维测量坐标系o-xyz，x轴指向像面右方，y轴指向像面上方，z轴指向秤架(1)的方向。二维坐标系o-xy就是像平面坐标系。以f，l分别表示摄像机(7)的焦距和像素长度，以(x，y，z0)表示测量坐标系中激光光斑(5)的坐标，则由小孔成像原理，激光光斑(5)在摄像机(7)像平面坐标系中的坐标为(m，n)，且其中|m|，|n|分别为横、纵方向上的像素个数，z0是摄像机(7)像平面与所有激光器(6)光轴所在的平面之间的距离。由此得由于摄像机(7)像平面与所有激光器(6)光轴所在的平面平行，且摄像机(7)水平线与驱动轮(3)的轴线平行，因此当皮带(4)上无物料(8)时，所有激光光斑(5)在像平面坐标系和测量坐标系中的纵坐标均为常数，分别记为n0和y0＝n0z0l/f。在皮带(4)上有物料(8)时，以(mi，ni)，i＝1，2，…，N，表示所有激光光斑(5)在像平面坐标系中的坐标，则这些激光光斑(5)在测量坐标系中的坐标(xi，yi，z0)，i＝1，2，…，N可表示为以d表示相邻两条激光器(6)光轴之间的距离，v表示皮带(4)的运行速度，ρ表示物料(8)的密度，则离开皮带(4)的物料(8)重量为因此，计算机通过采集摄像机(7)的图像数据，利用上述公式就可以计算出离开皮带秤的物料(8)的总重量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学皮带秤，其特征在于：由秤架(1)、托辊(2)、驱动轮(3)、皮带(4)、激光器(6)、摄像机(7)、从动轮(9)、电动机和计算机组成，驱动轮(3)、托辊(2)和从动轮(9)依次安装在秤架(1)上，它们的轴线位于同一平面内，环绕在外侧的是圆环形皮带(4)，秤架(1)上位于驱动轮(3)上方有一条与驱动轮(3)轴线平行的横担，横担上均匀安装一排激光器(6)，激光器(6)的光轴相互平行，并与皮带平面垂直；驱动轮(3)轴线的外侧上方安装摄像机(7)，其像平面与所有激光器(6)光轴所在的平面平行，水平线与驱动轮(3)的轴线平行。

【技术特征摘要】
1.一种光学皮带秤，其特征在于：由秤架(1)、托辊(2)、驱动轮(3)、皮带(4)、激光器(6)、摄像机(7)、从动轮(9)、电动机和计算机组成，驱动轮(3)、托辊(2)和从动轮(9)依次安装在秤架(1)上，它们的轴线位于同一平面内，环绕在外侧的是圆环形皮带(4)，秤架(1)上位于驱动轮(3)上方有一条与驱动轮(3)轴线平行的横担，横担上均匀安装一排激光器(6)，激光器(6)的光轴相互平行，并与皮带平面垂直；驱动轮(3)轴线的外侧上方安装摄像机(7)，其像平面与所有激光器(6)光轴所在的平面平行，水平线与驱动轮(3)的轴线平行。2.根据权利要求1所述的光学皮带秤的测量方法，其特征在于：以摄像机(7)像面中点o为坐标原点建立三维测量坐标系o-xyz，x轴指...

【专利技术属性】
技术研发人员：安凯，安培亮，安宏亮，
申请(专利权)人：安凯，
类型：发明
国别省市：山东,37