一种三维动态料堆的图像成型系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及颗粒物料处理领域，具体涉及一种三维动态料堆的图像成型系统及方法，图像成型系统，包括：进料通道、卸料闸门、堆料仓、图像成型装置和数据处理中心；所述堆料仓侧面设置有若干纵向排列的高度基线，其中最顶端的高度基线为料仓顶线，所述进料通道与所述卸料闸门设置在所述料仓顶线上方，所述图像成型装置包括，高度线识别器和激光扫描装置。成型方法通过多次扫描成像的方式，将前后两次成像结果进行比对，通过相似度的比较以确定料堆是否处于稳定状态，直到最后获取到稳定状态的料堆准确的网格图。相比普通的扫描系统，扫描完成后直接建模计算坐标，本方案获取的数据可靠性更高，更能反映出料堆的真实状态。

【技术实现步骤摘要】
一种三维动态料堆的图像成型系统及方法
本专利技术涉及颗粒物料处理领域，具体涉及一种三维动态料堆的图像成型系统及方法。
技术介绍
随着经济的快速发展，大量垃圾、废钢、核废料、生物质及其它散装颗粒物需要进行无害化或再利用处理，在处理过程中需要将其通过抓斗起重机装卸到处理设备中，目前普遍采用传统的装卸工艺模式，即人工直接观察物料并采用手动操控抓斗起重机的模式。但传统的装卸模式工作效率低、人工操作劳动强度大，且长时间工作容易造成安全事故。为改变传统的装卸工艺模式、提高智能化程度、装卸效率和安全可靠性，并降低工人劳动强度，国内外许多研究机构与制造厂家越来越重视智能化抓斗起重机的研发。研究和开发智能抓斗起重机是需要利用计算图像处理技术，通过中央控制室的控制，与抓斗起重机有机结合，其目标是实现散货料场无人化装卸工艺，并在此基础上实现料场管理、中央控制、堆取料机无人控制的一体化，为了保证抓斗能够良好的运行，需要设计能够可靠获得三维动态料堆图像的系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的，是为了解决
技术介绍
中的问题，提供一种三维动态料堆的图像成型系统及方法。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种三维动态料堆的图像成型系统，包括：进料通道、卸料闸门、堆料仓、图像成型装置和数据处理中心；所述堆料仓侧面设置有若干纵向排列的高度基线，其中最顶端的高度基线为料仓顶线，所述进料通道与所述卸料闸门设置在所述料仓顶线上方，所述图像成型装置包括，高度线识别器和激光扫描装置。作为优选，所述高度基线设置反光面，便于高度线识别器的识别。作为优选，所述料仓顶线自堆料仓侧面向内突起形成顶线凸台，使得激光扫描装置在扫描时能够将料仓顶线一起扫描到成像模型模型中，便于后续图形的拟合。一种三维动态料堆的图像成型方法，采用上述成像系统，通过以下步骤进行料堆成像：S1、建立坐标轴、设定图像成型边界；S2、料堆变形判断：物料从进料通道送入堆料仓，卸料完毕后，当卸料闸门关闭后，判定料堆变形，进行料堆成型测量；S3、图像成型：使用激光扫描装置获取包含有料仓顶线图像的料堆顶部曲面图像，通过高度线识别器获得料堆顶部曲面所在的高度数据；S4、数据网格化：在数据处理中心剔除边界外的图像，将剩下的料堆顶部曲面图像网格化，为每个网格记录位置坐标数据，得到基础料堆网格数据A；S5、数据验证：间隔一段时间T后，重复步骤S3-S4，得到验证料堆网格数据B，将基础料堆网格数据A与验证料堆网格数据B进行比对，计算出相似度P；S6、若相似度P大于等于设定值Px，则验证通过；若相似度P小于设定值Px，则验证失败，删除基础料堆网格数据A，并将验证料堆网格数据B写入基础料堆网格数据A，重复步骤S5，获取新的验证料堆网格数据B，进行再次比对，直到验证通过为止；S7、步骤S6验证通过后，将基础料堆网格数据A与验证料堆网格数据B进行叠加处理，得到最终网格数据C。作为优选，所述步骤S1中，以料仓顶线所在水平面为X轴、Y轴平面，以堆料仓高度方向为Z轴，将堆料仓的长宽作为X轴与Y轴的图像边界，以料仓顶线至堆料仓底部的高度作为Z轴的边界。作为优选，所述步骤S4中图像网格化的具体步骤为：1、在图形边界区域内，将X轴与Y轴以距离L均分，形成若干网格，每个网格记录数据(xi，yi，zi)，其中(xi，yi)表示X轴与Y轴的网格位置，zi表示该网格内的料堆高度；2、高度线识别器识别得到顶部为料仓顶线的高度基线平行线组图形；激光扫描装置扫描得到的，料堆顶部曲面图像包含有料仓顶线图像；通过料仓顶线为基准将两组图片拟合，获得网格图；3、高度基线间距为已知定值，故以高度基线为标尺通过曲面图形测算出每个(xi，yi)坐标下对应高度数据zi，写入网格记录数据(xi，yi，zi)中。作为优选，所述步骤S5中，相似度P计算步骤为：1、将基础料堆网格数据A与验证料堆网格数据B中每个(xi，yi)坐标相同位置点处的ziA与ziB进行差值计算；2、记录差值小于等于a的网格数量n，记录差值大于a的网格数量m，其中a为设定的精准度参数；3、相似度P＝n/(n+m)。作为优选，所述步骤S6中，最终网格数据C每个网格点的数据为(xi，yi，ziC)，数据叠加处理算法为ziC＝(ziA+ziB)/2，其中ziA与ziB为基础料堆网格数据A与验证料堆网格数据B中(xi，yi)坐标相同位置点的料堆高度值。通过多次结果数据叠加处理的方式，提高数据的准确性。综上所述，本专利技术通过多次扫描成像的方式，将前后两次成像结果进行比对，通过相似度的比较以确定料堆是否处于稳定状态，直到最后获取到稳定状态的料堆准确的网格图。相比普通的扫描系统，扫描完成后直接建模计算坐标，本方案获取的数据可靠性更高，更能反映出料堆的真实状态。附图说明图1是本专利技术中图像成型系统结构示意图。具体实施方式以下具体实施例仅仅是对本专利技术的解释，其并不是对本专利技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本专利技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。下面结合附图以实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1：根据图1所示，一种三维动态料堆的图像成型系统，包括：进料通道1、卸料闸门2、堆料仓3、图像成型装置4和数据处理中心；所述堆料仓3侧面设置有若干纵向排列的高度基线31，其中最顶端的高度基线31为料仓顶线32，所述进料通道1与所述卸料闸门2设置在所述料仓顶线32上方，所述图像成型装置4包括，高度线识别器41和激光扫描装置42，所述高度基线31设置反光面，所述料仓顶线32自堆料仓3侧面向内突起形成顶线凸台。一种三维动态料堆的图像成型方法，采用上述成像系统，通过以下步骤进行料堆成像：S1、建立坐标轴、设定图像成型边界：以料仓顶线32所在水平面为X轴、Y轴平面，以堆料仓3高度方向为Z轴，将堆料仓3的长宽作为X轴与Y轴的图像边界，以料仓顶线32至堆料仓3底部的高度作为Z轴的边界。S2、料堆变形判断：物料从进料通道1送入堆料仓3，卸料完毕后，当卸料闸门2关闭后，判定料堆变形，进行料堆成型测量。S3、图像成型：使用激光扫描装置42获取包含有料仓顶线32图像的料堆顶部曲面图像，通过高度线识别器41获得料堆顶部曲面所在的高度数据。S4、数据网格化：在数据处理中心剔除边界外的图像，将剩下的料堆顶部曲面图像网格化，为每个网格记录位置坐标数据，得到基础料堆网格数据A；网格化的具体步骤为：1、在图形边界区域内，将X轴与Y轴以距离L均分，形成若干网格，每个网格记录数据(xi，yi，zi)，其中(xi，yi)表示X轴与Y轴的网格位置，zi表示该网格内的料堆高度；2、高度线识别器识别得到顶部为料仓顶线(32)的高度基线平行线组图形；激光扫描装置扫描得到的，料堆顶部曲面图像包含有料仓顶线图像；通过料仓顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维动态料堆的图像成型系统，其特征在于，包括：进料通道(1)、卸料闸门(2)、堆料仓(3)、图像成型装置(4)和数据处理中心；所述堆料仓(3)侧面设置有若干纵向排列的高度基线(31)，其中最顶端的高度基线(31)为料仓顶线(32)，所述进料通道(1)与所述卸料闸门(2)设置在所述料仓顶线(32)上方，所述图像成型装置(4)包括，高度线识别器(41)和激光扫描装置(42)。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维动态料堆的图像成型系统，其特征在于，包括：进料通道(1)、卸料闸门(2)、堆料仓(3)、图像成型装置(4)和数据处理中心；所述堆料仓(3)侧面设置有若干纵向排列的高度基线(31)，其中最顶端的高度基线(31)为料仓顶线(32)，所述进料通道(1)与所述卸料闸门(2)设置在所述料仓顶线(32)上方，所述图像成型装置(4)包括，高度线识别器(41)和激光扫描装置(42)。


2.根据权利要求1所述的一种三维动态料堆的图像成型系统，其特征在于，所述高度基线(31)设置反光面。


3.根据权利要求1所述的一种三维动态料堆的图像成型系统，其特征在于，所述料仓顶线(32)自堆料仓(3)侧面向内突起形成顶线凸台。


4.一种三维动态料堆的图像成型方法，其特征在于，采用上述成像系统，通过以下步骤进行料堆成像：
S1、建立坐标轴、设定图像成型边界；
S2、料堆变形判断：物料从进料通道(1)送入堆料仓(3)，卸料完毕后，当卸料闸门(2)关闭后，判定料堆变形，进行料堆成型测量；
S3、图像成型：使用激光扫描装置(42)获取包含有料仓顶线(32)图像的料堆顶部曲面图像，通过高度线识别器(41)获得料堆顶部曲面所在的高度数据；
S4、数据网格化：在数据处理中心剔除边界外的图像，将剩下的料堆顶部曲面图像网格化，为每个网格记录位置坐标数据，得到基础料堆网格数据A；
S5、数据验证：间隔一段时间T后，重复步骤S3-S4，得到验证料堆网格数据B，将基础料堆网格数据A与验证料堆网格数据B进行比对，计算出相似度P；
S6、若相似度P大于等于设定值Px，则验证通过；若相似度P小于设定值Px，则验证失败，删除基础料堆网格数据A，并将验证料堆网格数据B写入基础料堆网格数据A，重复步骤S5，获取新的验证料堆网格数据B，进行再次比对，直到验证通过为止；
S7、步骤S6验证通过后，将基础料堆网格数据A与验证料堆网格数据B进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：成新民，武江瑞，李兵，
申请(专利权)人：湖州师范学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33