專利名稱：生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法及采集系統(tǒng)的制作方法
生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法及采集系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于礦質(zhì)混合料三維檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法及采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
浙青路面是由以浙青材料作為結(jié)合料粘結(jié)礦料而修筑的面層與各類基層和墊層所組成的路面結(jié)構(gòu)，浙青路面工作在復(fù)雜的荷載應(yīng)力與環(huán)境條件下，為了保障其路用性能，對(duì)浙青混合料的材料選擇、生產(chǎn)以及成型過程需要實(shí)施嚴(yán)格的質(zhì)量控制。
浙青路面混合料的礦料組成稱為浙青混合料的級(jí)配。浙青混合料主要是指未經(jīng)攤鋪、壓實(shí)的浙青混凝土混合料和浙青碎石混合料。浙青混凝土混合料是由適當(dāng)比例的粗集料、細(xì)集料及填料組成的符合規(guī)定級(jí)配的礦料與浙青拌合而制成的符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的浙青混合料。浙青混合料的級(jí)配組成決定了浙青路面的路用性能。由于浙青混合料級(jí)配的決定性作用，浙青路面的施工過程常規(guī)的試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目就是浙青混合料的級(jí)配，以控制施工質(zhì)量?，F(xiàn)行的浙青混合料的級(jí)配檢測(cè)內(nèi)容主要包括浙青含量的測(cè)定、各檔集料的分離與質(zhì)量的測(cè)定。浙青混合料中各檔集料的分離與測(cè)定的傳統(tǒng)方法主要是用搖篩機(jī)對(duì)浙青抽取后的集料搖篩后測(cè)得。浙青混合料中的礦料組成試驗(yàn)是浙青路面施工時(shí)重要的質(zhì)量檢查項(xiàng)目，它用于浙青混合料抽提浙青含量后的回收礦料的篩分試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其組成是否符合設(shè)計(jì)要求。國外在評(píng)定浙青路面施工時(shí)的礦料級(jí)配時(shí)，一般在質(zhì)量要求中并不規(guī)定對(duì)全部篩孔進(jìn)行篩分、檢驗(yàn)，而注重于關(guān)鍵篩孔的質(zhì)量檢驗(yàn)，以減少工作量。
上述方法存在操作復(fù)雜、獲取數(shù)據(jù)精度不高且試驗(yàn)數(shù)據(jù)主要依賴于操作者的試驗(yàn)水平的缺陷；所用到的試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備大多體積龐大，價(jià)格昂貴，并且試驗(yàn)周期較長。對(duì)于浙青混合料的礦料集料顆粒的有些參數(shù)，如棱角性和針片狀顆粒，僅僅依靠篩分還不能確定，還需要額外的試驗(yàn)。此外，在測(cè)定浙青含量采用抽提時(shí)由于是使用有機(jī)物，容易對(duì)人體產(chǎn)生傷害，采用燃燒法則會(huì)污染環(huán)境。
因此，需要尋求一種能夠快速無損的檢測(cè)浙青混合料礦料級(jí)配的裝置及方法，圖像處理技術(shù)基本能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)，但是通過圖像處理的方法只能得到集料的二維數(shù)據(jù)，用在級(jí)配組成的分析中精確度很多時(shí)候還是不夠理想；發(fā)明人針對(duì)上述問題，設(shè)計(jì)了用于集料級(jí)配檢測(cè)的數(shù)字化成像采集系統(tǒng)及采集方法(參見授權(quán)公告號(hào)為CN101920043B的中國發(fā)明專利)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該需要通過設(shè)置活動(dòng)的分料板實(shí)現(xiàn)了對(duì)集料流的采樣采集，解決了以往集料圖像采集裝置必須對(duì)集料下落流進(jìn)行全部圖像采集的問題，克服了采集到的圖像質(zhì)量差、顆粒難分離、處理數(shù)據(jù)量大的缺陷，但經(jīng)過一段時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)使用，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)其仍存在一些不容忽視的問題:
問題1:由于現(xiàn)有的分料板是傾斜的，雖然實(shí)現(xiàn)了集料的分流，但造成了集料下落的速度得不到最佳控制，且在分料板上各段集料下落速度不均，致使相機(jī)采集的數(shù)據(jù)失真，對(duì)處理結(jié)果造成較大誤差甚至錯(cuò)誤；
問題2:對(duì)分料板或者傳送帶上直接進(jìn)行集料拍攝時(shí)，由于分料板或者傳送帶表面平整光滑，鋪設(shè)其上的集料如果沒有將表面全部遮蓋，激光光源打在上面不可避免地會(huì)有反光，這樣采集的數(shù)據(jù)會(huì)存在很多不易處理的噪聲點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)數(shù)據(jù)則不能使用，如果采集處理過程中沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)而使用了該數(shù)據(jù)，則處理結(jié)果誤差會(huì)非常大。因此需要對(duì)采集過程有嚴(yán)密的追蹤，必要時(shí)舍棄一些異常數(shù)據(jù)，但這樣導(dǎo)致試驗(yàn)效率較低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且測(cè)量精度不能得到保證。問題3:相機(jī)拍攝有最佳的視場(chǎng)，現(xiàn)有系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了距離控制桿和角度控制桿分別調(diào)整分料板的位置及傾斜角度，實(shí)現(xiàn)了集料有效分流，但是調(diào)節(jié)距離控制桿和角度控制桿的同時(shí)，分料板上的集料與相機(jī)的相對(duì)位置發(fā)生變化致使相機(jī)無法始終在最佳視場(chǎng)下工作，會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生無法量化的影響。問題4:現(xiàn)有系統(tǒng)和方法，利用線陣相機(jī)采集到二維圖像，并通過計(jì)算將集料二維的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成體積，進(jìn)而獲取浙青混合料級(jí)配，由于圖像處理的復(fù)雜性，獲取的級(jí)配與實(shí)際級(jí)配有較大比較大的偏差。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有的集料級(jí)配采集裝置及方法中存在的問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法及采集系統(tǒng)，該方法不用對(duì)二維數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，能夠直接獲取集料的三維數(shù)據(jù)信息，極大地提高了集料級(jí)配的計(jì)算精度；對(duì)拍攝過程中集料的下落速度進(jìn)行控制，解決集料下落速度不均勻的問題；解決了集料放置平面的反光對(duì)采集數(shù)據(jù)的影響的問題；對(duì)相機(jī)的最佳拍攝視場(chǎng)進(jìn)行了控制；對(duì)分料板的寬度及安裝位置進(jìn)行了改進(jìn)以確保拍攝到完整的集料樣本；且抗震性好、不受生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不同光照情況的影響，能夠?qū)崟r(shí)采集礦料的三維數(shù)據(jù)，在礦質(zhì)混合料生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)直接投入使用可以更客觀、準(zhǔn)確的描述集料的形態(tài)特征，利于在生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)分析礦質(zhì)混合料的級(jí)配，為生產(chǎn)出符合既定標(biāo)準(zhǔn)要求的礦質(zhì)混合料提供技術(shù)支持和保障；檢測(cè)過程安全無污染，節(jié)省了大量人力、物力；有助于促進(jìn)礦料級(jí)配檢測(cè)自動(dòng)化，提高浙青路面的路用性能；對(duì)礦質(zhì)混合料的級(jí)配由二維檢測(cè)進(jìn)入到三維檢測(cè)、控制的階段，有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和使用價(jià)值。為了實(shí)現(xiàn)以上任務(wù)，本發(fā)明采用的如下技術(shù)解決方案:一種生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法，包括以下步驟:步驟一，架設(shè)集料傳送裝置，所述集料傳送裝置包括進(jìn)料倉、一級(jí)傳動(dòng)帶、分料板和總傳動(dòng)帶，其中，進(jìn)料倉位于一級(jí)傳動(dòng)帶物料輸入端的上方，總傳動(dòng)帶位于一級(jí)傳動(dòng)帶的下方；所述分料板低于一級(jí)傳送帶且分料板上端靠近一級(jí)傳送帶物料輸出端；分料板高于總傳送帶；所述分料板上端安裝有可伸縮的距離調(diào)節(jié)桿，其通過調(diào)節(jié)自身長度來調(diào)節(jié)分料板上端到一級(jí)傳送帶的水平距離；由分料板和一級(jí)傳送帶之間下落的集料直接落到集料總傳動(dòng)帶上運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的下一環(huán)節(jié)；分料板下端安裝有可伸縮的角度調(diào)節(jié)器，其用來調(diào)節(jié)分料板的傾斜程度；步驟二,在分料板下方架設(shè)二級(jí)傳送帶,且分料板下端與二級(jí)傳送帶不接觸,二級(jí)傳送帶高于總傳動(dòng)帶；由分料板下落的集料全部落于二級(jí)傳送帶上，由二級(jí)傳送帶下落的集料全部落于總傳送帶上；步驟三，安裝數(shù)據(jù)獲取裝置，所述數(shù)據(jù)獲取裝置包括封裝在防塵箱中的激光器和面陣相機(jī)，所述面陣相機(jī)鏡頭前安裝有濾光片；
將防塵箱安裝在二級(jí)傳送帶中部的正上方且兩者之間，并使得激光器正對(duì)二級(jí)傳送帶，面陣相機(jī)的鏡頭與二級(jí)傳動(dòng)帶的垂直距離為25cm ；
步驟四，設(shè)置自動(dòng)控制裝置，所述自動(dòng)控制裝置包括電源、計(jì)算機(jī)、第一編碼器和第二編碼器，第一編碼器安裝在二級(jí)傳送帶轉(zhuǎn)軸上，第二編碼器安裝在防塵穩(wěn)固箱上且與面陣相機(jī)相連，所述激光器、面陣相機(jī)、第一編碼器和第二編碼器分別連接計(jì)算機(jī)；所述電源連接計(jì)算機(jī)；
計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)接收編碼器發(fā)送來的二級(jí)傳送帶傳送速度信息，并根據(jù)接收到的信息實(shí)時(shí)控制二級(jí)傳送帶傳送速度；第二編碼器采集面陣相機(jī)的采樣頻率發(fā)送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)接收的信息控制面陣 相機(jī)的采樣頻率。
本發(fā)明的方法還包括如下其他技術(shù)特征:
所述分料板上端與一級(jí)傳送帶物料輸出端之間的水平距離為5 15cm。
所述分料板比一級(jí)傳送帶兩側(cè)均寬出10cm。
所述二級(jí)傳送帶與分料板下端垂直距離為If 40cm。
在二級(jí)傳送帶外表面均勻刻有直徑為0.05、.18mm的盲孔，且相鄰盲孔中心距離0.18^0.4_。
所述面陣相機(jī)的鏡頭與傳動(dòng)帶的垂直距離為25cm。
所述計(jì)算機(jī)控制二級(jí)傳送帶傳送速度為0.01m/s"0.04m/s,面陣相機(jī)的觸發(fā)時(shí)間間隔為IOms 18ms。
一種上述方法所使用的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括集料傳送裝置、二級(jí)傳送帶、數(shù)據(jù)獲取裝置和自動(dòng)控制裝置，其中:
集料傳送裝置:集料傳送裝置包括進(jìn)料倉、一級(jí)傳動(dòng)帶、分料板和總傳動(dòng)帶，其中，進(jìn)料倉位于一級(jí)傳動(dòng)帶物料輸入端的上方，總傳動(dòng)帶位于一級(jí)傳動(dòng)帶的下方；所述分料板低于一級(jí)傳送帶且分料板上端靠近一級(jí)傳送帶物料輸出端，分料板高于總傳送帶；所述分料板上端安裝有可伸縮的距離調(diào)節(jié)桿；由分料板和一級(jí)傳送帶之間下落的集料直接落到總傳動(dòng)帶上；分料板下端安裝有可伸縮的角度調(diào)節(jié)器；
二級(jí)傳送帶:二級(jí)傳送帶設(shè)置在分料板下方,且分料板下端與二級(jí)傳送帶不接觸，二級(jí)傳送帶高于總傳動(dòng)帶；由分料板下落的集料全部落于二級(jí)傳送帶上，由二級(jí)傳送帶下落的集料全部落于總傳送帶上；
數(shù)據(jù)獲取裝置:所述數(shù)據(jù)獲取裝置包括封裝在防塵箱中的激光器和面陣相機(jī)，所述面陣相機(jī)鏡頭前安裝有濾光片；
防塵箱位于二級(jí)傳送帶中部的正上方，并使得激光器正對(duì)二級(jí)傳送帶，面陣相機(jī)的鏡頭與傳動(dòng)帶的垂直距離為25cm ；
自動(dòng)控制裝置:所述自動(dòng)控制裝置包括電源、計(jì)算機(jī)、第一編碼器和第二編碼器，其中，第一編碼器安裝在二級(jí)傳送帶轉(zhuǎn)軸上，第二編碼器安裝在防塵穩(wěn)固箱上，且連接面陣相機(jī)；所述激光器、面陣相機(jī)、第一編碼器和第二編碼器分別連接計(jì)算機(jī)；所述電源連接計(jì)算機(jī)。
所述分料板上端與一級(jí)傳送帶物料輸出端之間的水平距離為5 15cm ;分料板比一級(jí)傳送帶兩側(cè)均寬出10cm。
所述二級(jí)傳送帶表面均勻刻有直徑為0.05、.18mm的盲孔，且相鄰盲孔中心距離0.18^0.4mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:1、本發(fā)明通過在分料板之后設(shè)置二級(jí)傳送帶并在二級(jí)傳送帶轉(zhuǎn)軸上安裝編碼器，對(duì)從分料板下落集料的行進(jìn)速度進(jìn)一步精準(zhǔn)控制，經(jīng)試驗(yàn)，該速度控制在0.0lm/s"0.04m/s能滿足系統(tǒng)需求，在0.025m/s時(shí)達(dá)到最佳效果。解決了由于分料板傾斜使得集料的速度得不到很好的控制，以及分料板各段的集料下落速度大小不均勻致使拍攝圖像失真處理效果不理想的問題。2、本發(fā)明對(duì)二級(jí)傳送帶表面進(jìn)行了粗糙度控制。通過在二級(jí)傳送帶上設(shè)置為盲孔并對(duì)二級(jí)傳送帶表面進(jìn)行磨損處理，增加其表面的粗糙度，避免普通傳送帶光滑的表面對(duì)直射的激光有反光的影響，使得相機(jī)采集到的數(shù)據(jù)受到不易估算和排除的影響，提高了試驗(yàn)效率且保證了測(cè)量精度。3、本發(fā)明對(duì)相機(jī)的最佳拍攝視場(chǎng)進(jìn)行了設(shè)置。在設(shè)置相機(jī)和激光光源的位置的時(shí)候，結(jié)合相機(jī)的視場(chǎng)，并考慮了集料在二級(jí)傳送帶上的穩(wěn)定區(qū)域段，保證在相機(jī)最佳視場(chǎng)范圍內(nèi)的集料都速度穩(wěn)定，適合拍攝，避免了集料運(yùn)行速度不均帶來的誤差對(duì)處理結(jié)果精確性的影響。4、本發(fā)明采用面陣相機(jī)，直接獲取較為準(zhǔn)確的集料的三維高度數(shù)據(jù)信息，通過計(jì)算機(jī)精確地將集料三維還原，可獲取準(zhǔn)確的集料的體積、形狀以及其他需要的參數(shù)，與現(xiàn)有的利用二維圖像獲取級(jí)配的方法相比有更高的準(zhǔn)確度，且實(shí)時(shí)性好、可操作性強(qiáng)，更加適用于混合料生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。5、本發(fā)明保留了對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的分料板進(jìn)行改進(jìn)，將分料板寬度增加了 20cm，保證從一級(jí)傳送帶下落的集料全部落在分料板上，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)集料流的采樣采集，解決了必須對(duì)集料下落流進(jìn)行全部采集的問題，又確保了采集樣本的完整性，進(jìn)一步克服了采集圖像質(zhì)量差、顆粒難分離、處理數(shù)據(jù)量大的缺陷。6、采用防塵機(jī)箱降低了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)灰塵對(duì)采集結(jié)果的影響和圖像采集設(shè)備的損壞可能，且不受生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)日光和其他光線變化的影響而進(jìn)行全天候集料級(jí)配的數(shù)字化成像，提高了采集工作效率。7、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在浙青混合料生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)集料級(jí)配數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)圖像的快速采集，無需對(duì)浙青混合料和浙青路面采集抽樣試件，避免了對(duì)路面再損壞，并節(jié)省修補(bǔ)成本和試件運(yùn)輸成本，不受檢測(cè)樣品的差異性和特殊性的影響。8、本發(fā)明可在各檔集料級(jí)配過程中進(jìn)行長期數(shù)字化成像，精確度高，更及時(shí)、精確地發(fā)現(xiàn)級(jí)配時(shí)集料動(dòng)態(tài)的變化，作為實(shí)時(shí)生產(chǎn)控制提供參考，避免不合格浙青混合料的生產(chǎn)，節(jié)約時(shí)間并降低成本。9、本發(fā)明針對(duì)不同的集料粒徑及流量大小通過距離控制桿動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)分料板與一級(jí)傳送帶間距離，控制采樣集料流的大小適應(yīng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)的需求；可針對(duì)不同的集料特征和拍攝要求，控制分料板的傾斜角度來控制集料流的下滑速度，使下滑速度根據(jù)檢測(cè)要求在可控范圍之內(nèi)調(diào)整；擴(kuò)大了采集方法的適用范圍和靈活 性；通過分料板位置的設(shè)置輕松實(shí)現(xiàn)了采樣集料緊貼拍攝背景板，即分料板的下落，從而最大程度地消除采集到的圖像中集料陰影所帶來的檢測(cè)影響，降低了圖像處理的難度，提高了采集精度。10、本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)圖像采集設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，不受面陣相機(jī)數(shù)據(jù)傳輸線有效距離的限制，為遠(yuǎn)程檢測(cè)提供了可能，同時(shí)避免了檢測(cè)人員置身灰塵多、空氣差、環(huán)境惡劣的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，改善了工作人員的工作環(huán)境。在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，實(shí)現(xiàn)了利用集料的三維數(shù)據(jù)獲取混合料級(jí)配，開辟了全新的思路，有助于我國交通信息技術(shù)水平的迅速提升，為進(jìn)一步發(fā)展浙青混合料級(jí)配的自動(dòng)檢測(cè)提供了更廣闊的前景。


圖1是現(xiàn)有的集料級(jí)配檢測(cè)的圖像采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中各標(biāo)號(hào)含義:1、進(jìn)料倉，2、一級(jí)傳送帶,3、分料板,4、二級(jí)傳送帶,5、防塵箱，6、激光器，7、面陣相 機(jī)，8、濾光片，9、總傳送帶，10、計(jì)算機(jī)，11、第一編碼器，12、電源，13、距離調(diào)節(jié)器，14、角度調(diào)節(jié)器，15、第二編碼器。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步解釋說明。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法，包括以下步驟:
步驟一，架設(shè)集料傳送裝置，所述集料傳送裝置包括進(jìn)料倉(I)、一級(jí)傳動(dòng)帶(2)、分料板(3)和總傳動(dòng)帶(9),其中,進(jìn)料倉(I)位于一級(jí)傳動(dòng)帶(2)物料輸入端的上方,總傳動(dòng)帶(9)位于一級(jí)傳動(dòng)帶(2)的下方；所述分料板(3)低于一級(jí)傳送帶(2)且分料板(3)上端靠近一級(jí)傳送帶(2)物料輸出端，兩者之間水平距離為5 15cm (優(yōu)選8cm);分料板(3)高于總傳送帶(9);分料板(3)比一級(jí)傳送帶(2)兩側(cè)均寬出IOcm,以保證從一級(jí)傳送帶(2)滑落的集料均能夠落在分料板(3)上，從而獲取充足的采集樣本；所述分料板(3)上端安裝有可伸縮的距離調(diào)節(jié)桿(13)，其作用是通過調(diào)節(jié)自身長度來調(diào)節(jié)分料板(3)上端到一級(jí)傳送帶(2 )的水平距離，從而控制一級(jí)傳送帶(2 )傳送到分料板(3 )上物料的量對(duì)于抽樣分析較為合適；由分料板(3)和一級(jí)傳送帶(2)之間下落的集料直接落到總傳動(dòng)帶(9)上運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的下一環(huán)節(jié)。分料板(3)下端安裝有可伸縮的角度調(diào)節(jié)器(14)，其用來調(diào)節(jié)分料板(3)的傾斜程度，以控制集料沿分料板(3)滑落的速度從而采集到質(zhì)量較好的圖像數(shù)據(jù)。
步驟二,在分料板(3)下方架設(shè)二級(jí)傳送帶(4),且分料板(3)下端與二級(jí)傳送帶(4 )不接觸,二級(jí)傳送帶(4 )高于總傳動(dòng)帶(9 );由分料板(3 )下落的集料全部落于二級(jí)傳送帶(4)上，由二級(jí)傳送帶(4)下落的集料全部落于總傳送帶(9)上；二級(jí)傳送帶(4)與分料板(3)下端垂直距離為18 40cm (優(yōu)選25cm)；
在二級(jí)傳送帶(4)外表面均勻刻有直徑為0.05、.18mm的盲孔(對(duì)于混合料中影響級(jí)配的能測(cè)得的最小集料粒徑為0.075mm,優(yōu)選0.07mm),相鄰盲孔中心距離0.18^0.4mm,以此增加其表面粗糙度，避免了傳送帶的光滑表面對(duì)直射的激光反光產(chǎn)生的影響，從而保證了相機(jī)采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
步驟三，安裝數(shù)據(jù)獲取裝置，所述數(shù)據(jù)獲取裝置包括封裝在防塵箱(5)中的激光器(6)和面陣相機(jī)(7)，所述面陣相機(jī)(7)鏡頭前安裝有濾光片(8);防塵箱(5)用于防止激光器(6)和面陣相機(jī)(7)損壞或受集料生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)灰塵大的影響，并避免震動(dòng)對(duì)面陣相機(jī)(7)采集數(shù)據(jù)精度的影響。
所述二級(jí)傳送帶(4)兩端轉(zhuǎn)軸之間距離大于2米，將防塵箱(5)安裝在二級(jí)傳送帶(4)中部的正上方且兩者之間垂直距離為15飛5cm (優(yōu)選20cm)，并使得激光器(6)正對(duì)二級(jí)傳送帶(4)，面陣相機(jī)(7)的鏡頭與傳動(dòng)帶的垂直距離為25cm，以保證面陣相機(jī)(7)所拍攝到的集料處于速度均勻、穩(wěn)定的適合拍攝的狀態(tài)。面陣相機(jī)(7)的最大視場(chǎng)范圍為60*60cm，優(yōu)選50*50。面陣相機(jī)(7)經(jīng)過專業(yè)標(biāo)定，可直接獲取其視場(chǎng)范圍內(nèi)物體相對(duì)于標(biāo)定平面的高度信息即集料的三維數(shù)據(jù)；調(diào)節(jié)所述激光器(6)功率以滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需求；所述濾光片(8)用以濾除可見光，使得系統(tǒng)的工作不受外界天氣和光照情況的影響。
步驟四，設(shè)置自動(dòng)控制裝置，所述自動(dòng)控制裝置包括電源(12)、計(jì)算機(jī)(10)、第一編碼器(11)和第二編碼器(15)，第一編碼器(11)安裝在二級(jí)傳送帶(4)轉(zhuǎn)軸上，和第二編碼器(15)安裝在防塵穩(wěn)固箱(5)上且與面陣相機(jī)(7)相連，所述激光器(6)、面陣相機(jī)(7)、第一編碼器(11)和第二編碼器(15)分別連接計(jì)算機(jī)(10);所述電源(12)連接計(jì)算機(jī)(10)，電源(12)正常情況下采用室電，并采用UPS電源作為備用電源。
計(jì)算機(jī)(10)實(shí)時(shí)接收編碼器發(fā)送來的二級(jí)傳送帶(4)傳送速度信息，并根據(jù)接收到的信息實(shí)時(shí)控制二級(jí)傳送帶(4)傳送速度為0.01m/s"0.04m/s,(優(yōu)選0.025m/s),經(jīng)試驗(yàn)，在二級(jí)傳送帶在該速度時(shí)采集的圖像數(shù)據(jù)效果最佳。第二編碼器(15)采集面陣相機(jī)(7)的采樣頻率發(fā)送到計(jì)算機(jī)(10)，計(jì)算機(jī)(10)根據(jù)接收的信息控制面陣相機(jī)(7)的采樣頻率，即采集三維數(shù)據(jù)的間隔時(shí)間；兩個(gè)編碼器相互配合使得相機(jī)的采樣頻率與傳送帶移動(dòng)速度相匹配，從而滿足系統(tǒng)的精度及實(shí)時(shí)性需求，面陣相機(jī)(7)曝光時(shí)間為10ms，相機(jī)觸發(fā)時(shí)間間隔為10ms 18ms,傳送帶移動(dòng)速度為0.01m/s 0.04m/s,系統(tǒng)經(jīng)過多次試驗(yàn)確定的相機(jī)最佳觸發(fā)間隔時(shí)間為15ms，傳送帶移動(dòng)速度為0.025m/s，此時(shí)面陣相機(jī)(7)的采樣頻率域傳送帶的移動(dòng)速度達(dá)到最佳匹配。
如圖1所示，實(shí)現(xiàn)上述方法的本發(fā)明的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括集料傳送裝置、二級(jí)傳送帶、數(shù)據(jù)獲取裝置和自動(dòng)控制裝置，其中:
集料傳送裝置:集料傳送裝置包括進(jìn)料倉(I)、一級(jí)傳動(dòng)帶(2)、分料板(3)和總傳動(dòng)帶(9)，其中，進(jìn)料倉(I)位于一級(jí)傳動(dòng)帶(2)物料輸入端的上方，總傳動(dòng)帶(9)位于一級(jí)傳動(dòng)帶(2 )的下方；所述分料板(3 )低于一級(jí)傳送帶(2 )且分料板(3 )上端靠近一級(jí)傳送帶(2)物料輸出端，兩者之間水平距離為5 15cm (優(yōu)選8cm);分料板(3)高于總傳送帶(9)；分料板(3)比一級(jí)傳送帶(2)兩側(cè)均寬出IOcm,以保證從一級(jí)傳送帶(2)滑落的集料均能夠落在分料板(3 )上，從而獲取充足的采集樣本；所述分料板(3 )上端安裝有可伸縮的距離調(diào)節(jié)桿(13)，其作用是通過調(diào)節(jié)自身長度來調(diào)節(jié)分料板(3)上端到一級(jí)傳送帶(2)的水平距離，從而控制一級(jí)傳送帶(2)傳送到分料板(3)上物料的量對(duì)于抽樣分析較為合適；由分料板(3)和一級(jí)傳送帶(2)之間下落的集料直接落到集料總傳動(dòng)帶(9)上運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的下一環(huán)節(jié)。分料板(3)下端安裝有可伸縮的角度調(diào)節(jié)器(14)，其用來調(diào)節(jié)分料板(3)的傾斜程度，以控制集料沿分料板(3)滑落的速度從而采集到質(zhì)量較好的圖像數(shù)據(jù)。
二級(jí)傳送帶:二級(jí)傳送帶(4)設(shè)置在分料板(3)下方，且分料板(3)下端與二級(jí)傳送帶(4)不接觸,二級(jí)傳送帶(4)高于總傳動(dòng)帶(9);由分料板(3)下落的集料全部落于二級(jí)傳送帶(4)上，由二級(jí)傳送帶(4)下落的集料全部落于總傳送帶(9)上；二級(jí)傳送帶(4)與分料板(3)下端垂直距離為ISlOcm (優(yōu)選25cm);在二級(jí)傳送帶(4)表面均勻刻有直徑為0.05、.18mm的盲孔(對(duì)于混合料中影響級(jí)配的能測(cè)得的最小集料粒徑為0.075mm,優(yōu)選0.07mm)，相鄰盲孔中心距離0.18^0.4mm,以此增加其表面粗糙度，避免了傳送帶的光滑表面對(duì)直射的激光反光產(chǎn)生的影響，從而保證了相機(jī)采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量。數(shù)據(jù)獲取裝置:所述數(shù)據(jù)獲取裝置包括封裝在防塵箱(5)中的激光器(6)和面陣相機(jī)(7)，所述面陣相機(jī)(7)鏡頭前安裝有濾光片(8);防塵箱(5)用于防止激光器(6)和面陣相機(jī)(7)損壞或受集料生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)灰塵大的影響，并避免震動(dòng)對(duì)面陣相機(jī)(7)采集數(shù)據(jù)精度的影響。所述二級(jí)傳送帶(4)兩端轉(zhuǎn)軸之間距離大于2米，將防塵箱(5)安裝在二級(jí)傳送帶(4)中部的正上方且兩者之間垂直距離為15飛5cm (優(yōu)選20cm)，并使得激光器(6)正對(duì)二級(jí)傳送帶(4)，面陣相機(jī)(7)的鏡頭與傳動(dòng)帶的垂直距離為25cm，以保證面陣相機(jī)(7)所拍攝到的集料處于速度均勻、穩(wěn)定的適合拍攝的狀態(tài)。面陣相機(jī)(7)的最大視場(chǎng)范圍為60*60cm，優(yōu)選50*50。面陣相機(jī)(7)經(jīng)過專業(yè)標(biāo)定，可直接獲取其視場(chǎng)范圍內(nèi)物體相對(duì)于標(biāo)定平面的高度信息即集料的三維數(shù)據(jù)；調(diào)節(jié)所述激光器(6)功率以滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需求；所述濾光片(8)用以濾除可見光，使得系統(tǒng)的工作不受外界天氣和光照情況的影響。自動(dòng)控制裝置:所述自動(dòng)控制裝置包括電源(12)、計(jì)算機(jī)(10)、第一編碼器(11)和第二編碼器(15)，其中，第一編碼器(11)安裝在二級(jí)傳送帶(4)轉(zhuǎn)軸上，第二編碼器(15)安裝在防塵穩(wěn)固箱(5)上，且連接面陣相機(jī)(7);所述激光器(6)、面陣相機(jī)(7)、第一編碼器
(11)和第二編碼器(15)分別連接計(jì)算機(jī)(10);所述電源(12)連接計(jì)算機(jī)(10)，電源(12)正常情況下采用室電，并采用UPS電源作為備用電源。計(jì)算機(jī)(10)用于實(shí)時(shí)接收第一編碼器(11)發(fā)送來的二級(jí)傳送帶(4)傳送速度信息，并根據(jù)接收到的信息實(shí)時(shí)控制二級(jí)傳送帶(4)傳送速度為0.01m/s^0.04m/s,(優(yōu)選0.025m/s)，經(jīng)試驗(yàn)，在二級(jí)傳送帶在該速度時(shí)采集的圖像數(shù)據(jù)效果最佳。第二編碼器(15)采集面陣相機(jī)(7)的采樣頻率發(fā)送到計(jì)算機(jī)(10)，計(jì)算機(jī)(10)進(jìn)一步對(duì)面陣相機(jī)(7)的采樣頻率進(jìn)行控制，即控制采集三維數(shù)據(jù)的間隔時(shí)間；第一編碼器(11)和第二編碼器
(15)相互配合使得面陣相機(jī)(7)的采樣頻率與第二傳送帶(4)移動(dòng)速度相匹配，從而滿足系統(tǒng)的精度及實(shí)時(shí)性需求，面陣相機(jī)(7)曝光時(shí)間為10ms，相機(jī)觸發(fā)間隔的時(shí)間范圍可在10ms^l8ms之間，二級(jí)傳送帶(14)移動(dòng)速度為0.01m/s 0.04m/s,系統(tǒng)經(jīng)過多次試驗(yàn)確定的相機(jī)最佳觸發(fā)間隔時(shí)間為15ms，二級(jí)傳送帶(4)的移動(dòng)速度為0.025m/s，此時(shí)相機(jī)的采樣頻率與第二傳送帶(4)的移動(dòng)速度達(dá) 到最佳匹配。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，架設(shè)集料傳送裝置，所述集料傳送裝置包括進(jìn)料倉(I)、一級(jí)傳動(dòng)帶(2)、分料板(3)和總傳動(dòng)帶(9)，其中，進(jìn)料倉(I)位于一級(jí)傳動(dòng)帶(2)物料輸入端的上方，總傳動(dòng)帶(9)位于一級(jí)傳動(dòng)帶(2)的下方；所述分料板(3)低于一級(jí)傳送帶(2)且分料板(3)上端靠近一級(jí)傳送帶(2)物料輸出端；分料板(3)高于總傳送帶(9);所述分料板(3)上端安裝有可伸縮的距離調(diào)節(jié)桿(13)，其通過調(diào)節(jié)自身長度來調(diào)節(jié)分料板(3)上端到一級(jí)傳送帶(2)的水平距離；由分料板(3)和一級(jí)傳送帶(2)之間下落的集料直接落到集料總傳動(dòng)帶(9)上運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的下一環(huán)節(jié)；分料板(3)下端安裝有可伸縮的角度調(diào)節(jié)器(14)，其用來調(diào)節(jié)分料板(3)的傾斜程度； 步驟二，在分料板(3 )下方架設(shè)二級(jí)傳送帶(4 ),且分料板(3 )下端與二級(jí)傳送帶(4 )不接觸，二級(jí)傳送帶(4 )高于總傳動(dòng)帶(9 );由分料板(3 )下落的集料全部落于二級(jí)傳送帶(4 )上，由二級(jí)傳送帶(4)下落的集料全部落于總傳送帶(9)上； 步驟三，安裝數(shù)據(jù)獲取裝置，所述數(shù)據(jù)獲取裝置包括封裝在防塵箱(5)中的激光器(6)和面陣相機(jī)(7)，所述面陣相機(jī)(7)鏡頭前安裝有濾光片(8)； 將防塵箱(5)安裝在二級(jí)傳送帶(4)中部的正上方且兩者之間，并使得激光器(6)正對(duì)二級(jí)傳送帶(4)，面陣相機(jī)(7)的鏡頭與二級(jí)傳動(dòng)帶(4)的垂直距離為25cm ； 步驟四，設(shè)置自動(dòng)控制裝置，所述自動(dòng)控制裝置包括電源(12)、計(jì)算機(jī)(10)、第一編碼器(11)和第二編碼器(15)，第一編碼器(11)安裝在二級(jí)傳送帶(4)轉(zhuǎn)軸上，第二編碼器(15)安裝在防塵穩(wěn)固箱(5)上且與面陣相機(jī)(7)相連，所述激光器(6)、面陣相機(jī)(7)、第一編碼器(11)和第二編碼器(15)分別連接計(jì)算機(jī)(10);所述電源(12)連接計(jì)算機(jī)(10)； 計(jì)算機(jī)(10)實(shí)時(shí)接收編碼器發(fā)送來的二級(jí)傳送帶(4)傳送速度信息，并根據(jù)接收到的信息實(shí)時(shí)控制二級(jí)傳送帶(4)傳送速度；第二編碼器(15)采集面陣相機(jī)(7)的采樣頻率發(fā)送到計(jì)算機(jī)(10)，計(jì)算機(jī)(10)根據(jù)接收的信息控制面陣相機(jī)(7)的采樣頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述分料板(3)上端與一級(jí)傳送帶(2)物料輸出端之間的水平距離為5 15cm。
3.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述分料板(3)比一級(jí)傳送帶(2)兩側(cè)均寬出10cm。
4.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述二級(jí)傳送帶(4)與分料板(3)下端垂直距離為18 40cm。
5.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，在二級(jí)傳送帶(4)外表面均勻刻有直徑為0.05、.18mm的盲孔，且相鄰盲孔中心距離0.18^0.4mm。
6.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述面陣相機(jī)(7)的鏡頭與傳動(dòng)帶的垂直距離為25cm。
7.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)(10)控制二級(jí)傳送帶(4)傳送速度為0.01m/s"0.04m/s,面陣相機(jī)(7)的觸發(fā)時(shí)間間隔為IOms 18ms。
8.—種生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，包括集料傳送裝置、二級(jí)傳送帶、數(shù)據(jù)獲取裝置和自動(dòng)控制裝置，其中:集料傳送裝置:集料傳送裝置包括進(jìn)料倉(I)、一級(jí)傳動(dòng)帶(2)、分料板(3)和總傳動(dòng)帶(9)，其中，進(jìn)料倉(I)位于一級(jí)傳動(dòng)帶(2)物料輸入端的上方，總傳動(dòng)帶(9)位于一級(jí)傳動(dòng)帶(2)的下方；所述分料板(3)低于一級(jí)傳送帶(2)且分料板(3)上端靠近一級(jí)傳送帶(2)物料輸出端，分料板(3)高于總傳送帶(9);所述分料板(3)上端安裝有可伸縮的距離調(diào)節(jié)桿(13);由分料板(3)和一級(jí)傳送帶(2)之間下落的集料直接落到總傳動(dòng)帶(9)上；分料板(3)下端安裝有可伸縮的角度調(diào)節(jié)器(14)； 二級(jí)傳送帶:二級(jí)傳送帶(4)設(shè)置在分料板(3)下方，且分料板(3)下端與二級(jí)傳送帶(4 )不接觸,二級(jí)傳送帶(4 )高于總傳動(dòng)帶(9 );由分料板(3 )下落的集料全部落于二級(jí)傳送帶(4)上，由二級(jí)傳送帶(4)下落的集料全部落于總傳送帶(9)上； 數(shù)據(jù)獲取裝置:所述數(shù)據(jù)獲取裝置包括封裝在防塵箱(5)中的激光器(6)和面陣相機(jī)(7)，所述面陣相機(jī)(7)鏡頭前安裝有濾光片(8)； 防塵箱(5)位于二級(jí)傳送帶(4)中部的正上方，并使得激光器(6)正對(duì)二級(jí)傳送帶(4)，面陣相機(jī)(7)的鏡頭與傳動(dòng)帶的垂直距離為25cm ； 自動(dòng)控制裝置:所述自動(dòng)控制裝置包括電源(12)、計(jì)算機(jī)(10)、第一編碼器(11)和第二編碼器(15)，其中，第一編碼器(11)安裝在二級(jí)傳送帶(4)轉(zhuǎn)軸上，第二編碼器(15)安裝在防塵穩(wěn)固箱(5)上，且連接面陣相機(jī)(7);所述激光器(6)、面陣相機(jī)(7)、第一編碼器(11)和第二編碼器(15)分別連接計(jì)算機(jī)(10);所述電源(12)連接計(jì)算機(jī)(10)。
9.如權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述分料板(3)上端與一級(jí)傳送帶(2)物料輸出端之間的水平距離為5 15cm ;分料板(3)比一級(jí)傳送帶(2)兩側(cè)均寬出10cm。
10.如權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述二級(jí)傳送帶(4)表面均勻刻有直徑為0.05、.18mm的盲孔，且相鄰盲孔中心距離.0.18^0.4 _。
全文摘要
本發(fā)明公開了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集料三維檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法及采集系統(tǒng)，集料傳送裝置包括進(jìn)料倉、一級(jí)傳動(dòng)帶、分料板和總傳動(dòng)帶，分料板下方設(shè)二級(jí)傳送帶，安裝數(shù)據(jù)獲取裝置，數(shù)據(jù)獲取裝置包括封裝在防塵箱中的激光器和面陣相機(jī)，防塵箱安裝在二級(jí)傳送帶上方，激光器正對(duì)二級(jí)傳送帶，第一編碼器安裝在二級(jí)傳送帶轉(zhuǎn)軸上，第二編碼器安裝在防塵穩(wěn)固箱上且與面陣相機(jī)相連，所述激光器、面陣相機(jī)、第一編碼器和第二編碼器分別連接計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)控制二級(jí)傳送帶傳送速度和面陣相機(jī)采樣頻率。本發(fā)明能夠直接獲取集料的三維數(shù)據(jù)信息，極大地提高了集料級(jí)配的計(jì)算精度；對(duì)拍攝過程中集料的下落速度進(jìn)行控制，解決集料下落速度不均勻的問題。
文檔編號(hào)G01N15/02GK103149131SQ20131003901
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者李偉, 沙愛民, 孫朝云, 郝雪麗, 羅晶, 王鵬遠(yuǎn), 袁夢(mèng)霞, 任炳蘭, 趙海偉 申請(qǐng)人:長安大學(xué)