一種移動(dòng)龍門式車載物料體積測(cè)量系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種體積測(cè)量系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種移動(dòng)龍門式車載物料體積測(cè) 量系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于人造板行業(yè)來(lái)說(shuō)，需要購(gòu)入大量刨花、木肩等碎料作為加工原料用來(lái)生產(chǎn)人 造板。原料的采購(gòu)多是通過(guò)大型貨車進(jìn)行運(yùn)輸，且交易時(shí)根據(jù)地鎊測(cè)得的重量減去貨車空 載重量得到原料的實(shí)際重量作為結(jié)算依據(jù)。這種交易方式存在的問(wèn)題在于原料中經(jīng)常被人 為摻雜各種雜物，如金屬、石頭等，從而增加載重量，給購(gòu)買方企業(yè)帶來(lái)較大的損失。因此， 為了防止賣方對(duì)原料進(jìn)行摻假作弊，在對(duì)原料進(jìn)行稱重時(shí)，需要同時(shí)測(cè)量其體積，如此便可 計(jì)算出原料的密度，如得到的密度與木料密度差距較大，則可斷定原料中摻假。
[0003] 對(duì)于上述應(yīng)用場(chǎng)合的車載物料體積測(cè)量而言，一般的體積估算測(cè)量方法由于誤差 較大無(wú)法使用，目前較為精確的測(cè)量方法有：一、基于圖像的體積測(cè)量方法，該方法采用立 體視覺(jué)成像，對(duì)獲取的圖像進(jìn)行處理，從而獲得物料表面特征點(diǎn)的距離信息，并進(jìn)行三維重 建，計(jì)算出物料的體積，該方法測(cè)量精度較高，但缺點(diǎn)在于成本較高，此外，天氣變化導(dǎo)致光 照強(qiáng)度變化，人為產(chǎn)生的陰影都會(huì)對(duì)圖像的采集和處理產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差 變大，測(cè)量系統(tǒng)不穩(wěn)定；二、基于測(cè)距傳感器的人工測(cè)量法，該方法利用測(cè)距傳感器，采用人 工測(cè)量方式對(duì)多個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行三維坐標(biāo)測(cè)量，通過(guò)三維建模，計(jì)算出體積值，該方法成本較 低，但測(cè)量周期長(zhǎng)，測(cè)量精度與人為操作因素有很大關(guān)系；三、超聲波斷面掃描法，該方法與 醫(yī)學(xué)中利用超聲波測(cè)量人體器官體積原理類似，測(cè)量精度較高，但成本較高，且物料的不均 勻以及介質(zhì)的不同會(huì)影響超聲的反射效果，從而影響測(cè)量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種移動(dòng)龍門式車載物料體積測(cè)量系統(tǒng)及方法，以實(shí)現(xiàn)快 速、準(zhǔn)確、操作方便的車載物料體積測(cè)量系統(tǒng)。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了 一種車載物料體積測(cè)量系統(tǒng)，包括：
[0006] 視覺(jué)標(biāo)定裝置，用于標(biāo)定待測(cè)貨車的車廂長(zhǎng)度D以及車廂底板高度h1;區(qū)域掃描 裝置，位于車廂上方，且垂直向下沿車廂掃描車廂內(nèi)的物料；以及上位機(jī)，與所述視覺(jué)標(biāo)定 裝置和區(qū)域掃描裝置相連，且適于根據(jù)區(qū)域掃描裝置的掃描信號(hào)及車廂底板高度Ii 1獲得車 廂寬度W和物料平均凈高度K，并與車廂長(zhǎng)度D計(jì)算出物料的總體積V。
[0007] 進(jìn)一步，所述車載物料體積測(cè)量系統(tǒng)還包括：適于待測(cè)貨車穿行的龍門架，所述視 覺(jué)標(biāo)定裝置安裝于龍門架的一側(cè)立柱上，以及龍門架的橫梁正中處安裝有所述區(qū)域掃描裝 置；所述上位機(jī)通過(guò)前后驅(qū)動(dòng)單元控制龍門架沿貨車移動(dòng)；當(dāng)所述龍門架在移動(dòng)時(shí)，區(qū)域 掃描裝置適于按照一定掃描頻率對(duì)車廂進(jìn)行扇形掃描，即通過(guò)該掃描頻率將車廂劃分成若 干個(gè)扇形掃描截面，且通過(guò)若干個(gè)扇形掃描截面及龍門架高度H、車廂底板高度匕獲得車廂 寬度W和物料平均凈高度^ Q
[0008] 進(jìn)一步，所述視覺(jué)標(biāo)定裝置包括：數(shù)字?jǐn)z像頭，該數(shù)字?jǐn)z像頭與上位機(jī)相連；所述 數(shù)字?jǐn)z像頭通過(guò)一上下驅(qū)動(dòng)單元與立柱相連；在龍門架位于車廂首端時(shí)，所述上位機(jī)適于 控制上下驅(qū)動(dòng)單元帶動(dòng)視覺(jué)標(biāo)定裝置沿立柱上、下移動(dòng)，以標(biāo)定車廂底板的起始位置；并當(dāng) 龍門架移動(dòng)至車廂末端時(shí)，標(biāo)定車廂底板的終點(diǎn)位置；所述上位機(jī)通過(guò)起始、終點(diǎn)位置獲得 車廂長(zhǎng)度D及車廂底板高度Ii 1。
[0009] 進(jìn)一步，所述車載物料體積測(cè)量系統(tǒng)還設(shè)有存儲(chǔ)單元，將獲取的待測(cè)貨車的車牌 信息及物料的總體積V進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0010] 又一方面，本發(fā)明還提供了一種車載物料體積測(cè)量方法，包括如下步驟：
[0011] 步驟Sl，獲取車廂長(zhǎng)度D以及車廂底板高度h1;步驟S2,通過(guò)位于車廂上方的區(qū)域 掃描裝置垂直向下沿車廂掃描車廂內(nèi)的物料及根據(jù)車廂底板高度Ii 1，以獲得車廂寬度W和 物料平均凈高度L以及步驟S3,將車廂寬度W、物料平均凈高度；^與車廂長(zhǎng)度D計(jì)算出物料 的總體積V。
[0012] 進(jìn)一步，所述車載物料體積測(cè)量方法采用車載物料體積測(cè)量系統(tǒng)獲得物料的總體 積；所述車載物料體積測(cè)量系統(tǒng)包括：適于待測(cè)貨車穿行的龍門架，且該龍門架的一側(cè)立 柱上安裝有視覺(jué)標(biāo)定裝置，以及龍門架的橫梁正中處安裝有所述區(qū)域掃描裝置；所述視覺(jué) 標(biāo)定裝置包括：數(shù)字?jǐn)z像頭；所述數(shù)字?jǐn)z像頭通過(guò)一上下驅(qū)動(dòng)單元與立柱相連，所述上位 機(jī)與上下驅(qū)動(dòng)單元相連，控制視覺(jué)標(biāo)定裝置沿立柱上、下移動(dòng)；所述步驟Sl中獲取車廂長(zhǎng) 度的方法包括：當(dāng)龍門架位于車廂首端時(shí)，所述上位機(jī)適于控制上下驅(qū)動(dòng)單元帶動(dòng)視覺(jué)標(biāo) 定裝置沿立柱上、下移動(dòng)，標(biāo)定車廂底板的起始位置；并當(dāng)龍門架移動(dòng)至車廂末端時(shí)，標(biāo)定 車廂底板的終點(diǎn)位置；所述上位機(jī)通過(guò)起始、終點(diǎn)位置獲得車廂長(zhǎng)度D ;以及所述步驟Sl中 獲得車廂底板高度Ii1的方法包括：獲得車廂底板高度h i，通過(guò)數(shù)字?jǐn)z像頭安裝高度和上、下 移動(dòng)距離獲得車廂底板高度Ii1。
[0013] 進(jìn)一步，所述步驟S2中通過(guò)位于車廂上方的區(qū)域掃描裝置垂直向下沿車廂掃描 車廂內(nèi)的物料及根據(jù)車廂底板高度Ii 1，以獲得車廂寬度W和物料平均凈高度^的方法包括： 所述上位機(jī)通過(guò)前后驅(qū)動(dòng)單元控制龍門架沿貨車移動(dòng)；當(dāng)所述龍門架在移動(dòng)時(shí)，所述區(qū)域 掃描裝置適于按照一定掃描頻率對(duì)車廂進(jìn)行扇形掃描，即通過(guò)該掃描頻率將車廂劃分成若 干個(gè)扇形掃描截面，且通過(guò)若干個(gè)扇形掃描截面及龍門架高度H、車廂底板高度匕獲得車廂 寬度W和物料平均凈高度1。
[0014] 進(jìn)一步，所述通過(guò)若干個(gè)扇形掃描截面及龍門架高度H、車廂底板高度匕獲得車廂 寬度W和物料平均凈高度X的方法包括：
[0015] 步驟S21，通過(guò)上位機(jī)設(shè)定所述扇形掃描截面的角度分辨率及與該角度分辨率對(duì) 應(yīng)的若干掃描線，則每個(gè)扇形掃描截面中，各掃描線分別對(duì)應(yīng)物料表面的相應(yīng)測(cè)量點(diǎn)與區(qū) 域掃描裝置的垂直高度值h(i，j)的計(jì)算公式，即h(i，j) =L(i，j)Xcos0 (i，j);式中， L(i，j)表示第i個(gè)扇形掃描截面中第j個(gè)掃描線對(duì)應(yīng)的返回值，Θ (i，j)表示第i個(gè)扇 形掃描截面中第j個(gè)掃描線與龍門架中垂線的夾角；對(duì)無(wú)效L(i，j)進(jìn)行過(guò)濾，以獲得有 效L (i，j)，即若各掃描線所對(duì)應(yīng)的垂直高度計(jì)算值大于區(qū)域掃描裝置到車廂底板的垂直高 度，則將該垂直高度計(jì)算值所對(duì)應(yīng)的L(i，j)刪除；
[0016] 步驟S22,在各有效L(i，j)的基礎(chǔ)上，計(jì)算車廂寬度W和物料平均凈高度;^即 L(i，j)的各有效值按順序依次定義為L(zhǎng)(i，l)*".L(i，ni);其中，叫表示有效L(i，j)的個(gè) 數(shù)，L (i，r〇表示第i個(gè)扇形掃描截面中第Ii1個(gè)掃描線對(duì)應(yīng)的返回值；
[0017] 計(jì)算車廂寬度W的公式為
[0018] 式中，m表示扇形掃描截面的個(gè)數(shù)；
[0019] 計(jì)算物料平均凈高度I的公式為
[0020] 進(jìn)一步，步驟S3中物料的總體積V的計(jì)算公式，即
[0021] 進(jìn)一步，所述車載物料體積測(cè)量系統(tǒng)還設(shè)有存儲(chǔ)單元，將獲取的待測(cè)貨車的車牌 信息及物料的總體積V進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的車載物料體積測(cè)量系統(tǒng)及工作方法與視覺(jué)測(cè)量法 相比，有益之處在于不受外部因素影響，測(cè)量穩(wěn)定，測(cè)量精度高，同時(shí)成本較低。與人工測(cè)量 法相比，有益之處在于測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化，不受人為因素影響，測(cè)量精度高，從而根據(jù)體積和 重量（由汽車衡稱出）可以計(jì)算出密度值，作為防止物料中摻假的重要判斷依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024] 圖1是本發(fā)明的車載物料體積測(cè)量系統(tǒng)的原理框圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)運(yùn)行示意圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明的一個(gè)扇形掃描截面對(duì)應(yīng)的各參數(shù)計(jì)算原理圖；
[0027] 圖4是本發(fā)明的物料體積測(cè)量過(guò)程流程圖。
[0028] 圖中：車廂1、物料2、視覺(jué)標(biāo)定裝置3、區(qū)域掃描裝置4、上位機(jī)5、龍門架6、導(dǎo)軌7、 L(i，1)對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)8、L(i，r〇對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)9、車廂底板10。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以 示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 如圖1所示，本發(fā)明的一種車載物料體積測(cè)量系統(tǒng)，包括：
[0032] 視覺(jué)標(biāo)定裝置3,用于標(biāo)定待測(cè)貨車的車廂1長(zhǎng)度D以及車廂底板10高度Ill，所 述車廂底板10高度匕具體為車廂底板10與