本實用新型涉及一種基于視覺技術(shù)的可測重石材礦山叉裝車。

背景技術(shù)：

石材礦山叉裝車是利用裝載機底盤基礎(chǔ)研發(fā)的石材裝運機械,是裝載機細分市場的工程機械產(chǎn)品，叉裝車集機、電、儀、液及數(shù)字信息為一體、具有高效、節(jié)能，智能、越野性好，使用靈活、安全可靠，性價比高等優(yōu)點?？扇〈孳嚒⑵嚨?、挖掘機用于石材礦山荒料場裝卸荒料的鏟運設(shè)備，換上鏟斗可為石材礦區(qū)開山修路，鏟運礦山面層土方，實現(xiàn)其“一機兩用”功能。也用于發(fā)生自然災(zāi)害地區(qū)或戰(zhàn)爭時期清除道路路障和短途鏟運物資等重要用途。然而，現(xiàn)有的石材礦山叉裝車智能化程度還不高，無法自動識判別出待裝卸石材荒料是否超重，同時也沒有很好的方法對待裝卸石材荒料進行稱重，一般只能憑借工作人員的經(jīng)驗進行判斷，在叉裝車實際裝卸石材礦山荒料的過程中，由于石材荒料的質(zhì)量都很大，操作人員都是通過觀察石材荒料的體積及其種類再結(jié)合自身經(jīng)驗粗略估計出石材荒料的大致質(zhì)量，以此來判斷待裝卸荒料是否超載。然而，經(jīng)驗再豐富的操作員也會出現(xiàn)判斷失誤的時候，特別是對于經(jīng)驗不足的新手，這經(jīng)常會使叉裝車超負荷運轉(zhuǎn)，而這將會使其工作裝置和液壓系統(tǒng)容易發(fā)生故障，導(dǎo)致使用壽命縮短，降低產(chǎn)品的可靠性；長期超載或嚴重超載時，將大大增加事故發(fā)生率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題，在于提供一種基于視覺技術(shù)的可測重石材礦山叉裝車，其利用攝像頭和激光雷達作為信息獲取手段，可較為準確地測量出待裝卸石材荒料的重量，避免由于操作員估計不準而使叉裝車超重運作的現(xiàn)象發(fā)生，降低事故發(fā)生率，提高設(shè)備使用壽命。

本實用新型是這樣實現(xiàn)上述技術(shù)問題的：

所述石材礦山叉裝車包括叉裝車本體和測重系統(tǒng)，所述測重系統(tǒng)安裝在叉裝車本體上，所述測重系統(tǒng)包括ARM主控器、一攝像頭、以及兩個激光雷達，所述ARM主控器分別與攝像頭、以及兩個激光雷達相連，所述攝像頭安裝在叉裝車本體的前方中線位置，所述兩個激光雷達也安裝于叉裝車本體的前方，并對稱設(shè)置在攝像頭的兩側(cè)，所述攝像頭和兩個激光雷達位于同一水平線上，且所述攝像頭和兩個激光雷達的主軸相互平行，所述攝像頭的成像面與激光雷達的信號發(fā)射點處于同一平面上。

進一步地，所述測重系統(tǒng)還包括報警顯示模塊，所述報警顯示模塊與ARM主控器相連。

本實用新型具有如下優(yōu)點：

本實用新型利用攝像頭和激光雷達作為信息獲取手段，工作人員只需按照規(guī)定操作叉裝車，便可以較為準確地測量出待裝卸石材荒料的重量，當石材荒料的重量超出叉裝車本體額定載重時發(fā)出警報，提醒操作人員，避免由于操作員估計不準而使叉裝車超重運作的現(xiàn)象發(fā)生，降低事故發(fā)生率，提高設(shè)備使用壽命。

總之，本實用新型可以解決現(xiàn)有技術(shù)無法準確測量石材荒料重量的問題，無需人工測量，數(shù)據(jù)可靠，操作方便、安全。

【附圖說明】

下面參照附圖結(jié)合實施例對本實用新型作進一步的說明。

圖1為本實用新型一種基于視覺技術(shù)的可測重石材礦山叉裝車的框架圖。

圖2是本實用新型一種基于視覺技術(shù)的可測重石材礦山叉裝車的測重方法流程圖。

圖3是本實用新型一種基于視覺技術(shù)的可測重石材礦山叉裝車的石材荒料體積計算原理圖。

圖4是本實用新型一種基于視覺技術(shù)的可測重石材礦山叉裝車的圖像處理流程圖。

【具體實施方式】

請參閱圖～4所示，對本實用新型的實施例進行詳細的說明。

如圖1所示，本實用新型所涉及的一種基于視覺技術(shù)的可測重石材礦山叉裝車，所述石材礦山叉裝車包括叉裝車本體和測重系統(tǒng)，所述測重系統(tǒng)安裝在叉裝車本體上，所述測重系統(tǒng)包括ARM主控器1、一攝像頭2、以及兩個激光雷達3，所述ARM主控器1分別與攝像頭2、以及兩個激光雷達3相連，所述攝像頭2安裝在叉裝車本體的前方中線位置，所述兩個激光雷達3也安裝于叉裝車本體的前方，并對稱設(shè)置在攝像頭2的兩側(cè)，所述攝像頭2和兩個激光雷達3位于同一水平線上，且所述攝像頭2和兩個激光雷達3的主軸相互平行，所述攝像頭2的成像面與激光雷達3的信號發(fā)射點處于同一平面上。

所述測重系統(tǒng)還包括報警顯示模塊4和鍵盤5，所述報警顯示模塊4、鍵盤均5與ARM主控器1相連。

以下為本實用新型的具體實施例：

重點參閱圖2，ARM主控制器1接通電源之后，開始程序的初始化，初始化內(nèi)容包括檢測攝像頭2、激光雷達3、報警顯示模塊4、鍵盤5以及存儲器等是否正常工作，之后設(shè)置攝像頭2的焦距值和單個像素值。初始化完成之后，程序進入等待階段，當操作員將叉裝車調(diào)整到正對待裝卸石材荒料的正面時，按下鍵盤5上的確認按鍵，此時表明第一次數(shù)據(jù)采集準備就緒，程序開始調(diào)用攝像頭2和激光雷達3采集數(shù)據(jù)，ARM主控制器1接收到采集的數(shù)據(jù)后，會對此次采集到的數(shù)據(jù)是否有效做一個判斷，具體方法是判斷兩個激光雷達3測量得到距離數(shù)據(jù)是否一致，當兩個激光雷達3測量值相差超過5cm時，表明此時的叉裝車沒有正對放置，攝像頭2拍攝得到圖像將會出現(xiàn)變形，不利于處理，此時程序會提醒操作員此次數(shù)據(jù)無效，需重新調(diào)整叉裝車的位置再次拍攝。當收集到的數(shù)據(jù)(一)有效時，ARM主控制器1會將數(shù)據(jù)存儲到ARM主控制器1內(nèi)部存儲器中，等待第二次數(shù)據(jù)采集。第二次數(shù)據(jù)采集的過程同第一次數(shù)據(jù)采集一樣。當采集到兩次有效數(shù)據(jù)后，ARM主控制器1將聯(lián)合兩次采集到的數(shù)據(jù)，進行計算，之后得出待裝卸石材荒料的質(zhì)量，并將之與叉裝車本體額定載重比較，判斷是否超重，若超重則在報警顯示模塊4上做出報警并將超重信息顯示出來。最后判斷是否繼續(xù)檢測其他石材荒料重量。

重點參閱圖3，d1、d2為左右兩個激光雷達3測量出的攝像頭2成像平面距離石材荒料100表面的距離；f為攝像頭2的焦距；L為石材荒料100邊長在攝像頭拍攝得到的圖像上的長度，計算公式為：

L＝像素個數(shù)*每個像素的寬度

其中“像素個數(shù)”由ARM主控制器1處理拍攝得到的圖像后獲得，“每個像素的寬度”由攝像頭2自身參數(shù)決定，為一個常量；Z為石材荒料實際邊長，即為所求的量。由相似三角形原理便可以得到Z的計算公式為：

Z＝(d1+f)*L/f

由于操作員操作問題，往往叉裝車不能嚴格正對著石材荒料面，此時將會導(dǎo)致d1的值會與d2的值有微小的差異，為減小誤差，可將d1、d2的平均值作為攝像頭成像面到石材荒料面的距離，于是上式改為：

Z＝[(d1+d2)/2+f]*L/f

按照此方法可以依次計算出石材荒料的實際長寬高，再使用立方體體積公式便能夠計算出該石材荒料的體積。

重點參閱圖4，所述圖像處理算法具體包括：

當ARM主控制器1采集到有效圖像時，首先對圖像進行一次濾波處理，除去噪聲信息，然后圖像由兩個不同功能的程序分別處理：

密度獲取流程，首先對濾波后的圖像的顏色進行提取，將提取出的顏色值與石材荒料數(shù)據(jù)庫中事先存儲好的石材種類信息相比對，找到匹配石材種類后獲取該材料的密度值；邊長計算流程，將濾波后的圖像做邊界提取處理，提取出邊界后繼續(xù)增強，取出一些偽邊界，如裂縫等；最后提取石材荒料面的四個角點，之后根據(jù)提取到的角點的位置，分別計算出各個點之間的相對距離，由于角點間的距離會出現(xiàn)對角線的長度，所以ARM主控制器會進一步篩選得到的長度值，將最長的長度值去掉，剩下較短的兩個值即為石材面的兩條邊長；最后將獲得的邊長和密度值存儲到ARM主控制器的動態(tài)內(nèi)存中，以備下一步計算使用。

本實用新型利用攝像頭和激光雷達作為信息獲取手段，工作人員只需按照規(guī)定操作叉裝車，便可以較為準確地測量出待裝卸石材荒料的重量，當石材荒料的重量超出叉裝車本體額定載重時發(fā)出警報，提醒操作人員，避免由于操作員估計不準而使叉裝車超重運作的現(xiàn)象發(fā)生，降低事故發(fā)生率，提高設(shè)備使用壽命。

總之，本實用新型可以解決現(xiàn)有技術(shù)無法準確測量石材荒料重量的問題，無需人工測量，數(shù)據(jù)可靠，操作方便、安全。

雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用于對本實用新型的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本實用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求所保護的范圍內(nèi)。