[发明专利]计量垂直螺旋输送机

权利要求书

1.基于条纹投影轮廓术的一种计量垂直螺旋输送机，其特征在于：包括机械支架系统(1)、条纹投影采集系统(2)、测速系统(3)和数据处理系统(4)；

条纹投影采集系统(2)包括数字光投影仪DLP(21)和CCD相机(22)；

测速系统(3)包括安装在测速滚筒上的测速传感器(31)；

数据处理系统(4)包括基于正弦结构光的实时体积检测模块(41)和重量计算模块(42)；

机械支架系统(1)用于放置条纹投影采集系统(2)及布置数据传输线路以连接投影拍摄系统(2)和数据处理系统(4)进行数据传输，条纹投影采集系统(2)将计算机生成的测量所需光栅像投影于被测物体表面，拍摄受物体高度调制的变形条纹图，测速系统(3)测量输料皮带平移速度，数据处理系统(4)从条纹投影采集系统(2)、测速系统(3)采集变形条纹图像、皮带速度等参数，进行数据处理，向用户输出测量结果。

2.根据权利要求1所述的基于条纹投影轮廓术的一种带式输送机物料输送在线称重设备，其特征在于：所述机械支架系统(1)包括主体支撑架(11)和投影拍摄集成盒(12)，

所述主体支撑架(11)呈塔形，两侧各呈相同角度斜置一支支撑臂(111)、(112)，支撑臂(111)、(112)下布置有脚座(113)、(114)，两支撑臂上端固定支承一矩形槽架(115)，用于放置投影拍摄集成盒(12)；

所述投影拍摄集成盒(12)底面开有DLP开口(121)、CCD开口(122)方便条纹投影采集系统进行投影拍摄，还开有穿线孔(123)、(124)方便数据线及电源线路布置。

3.根据权利要求2所述的基于条纹投影轮廓术的一种带式输送机物料输送在线称重设备，其特征在于：所述支撑臂(111)、(112)采用侧壁开口方管型材，方便数据线及电源线路布置。

4.根据权利要求2所述的基于条纹投影轮廓术的一种带式输送机物料输送在线称重设备，其特征在于：所述脚座(113)、(114)同样采用方管型材，脚座(113)、(114)与支撑臂(111)、(112)采用焊接连接，接口处脚座(113)、(114)上开有穿线孔(1131)、(1141)方便布线。

5.根据权利要求2所述的基于条纹投影轮廓术的一种带式输送机物料输送在线称重设备，其特征在于：所述矩形槽架(115)由三角型材焊接而成，矩形槽架(115)与支撑臂(111)、(112)采用焊接连接，接口处矩形槽架(115)上开有穿线孔(1151)、(1152)方便布线。

6.如权利要求1-5任一项所述的基于条纹投影轮廓术的一种带式输送机物料输送在线称重设备的测试方法，其特征在于，测试步骤如下：

步骤1)先以空载皮带为投影参考面，带式输送机5先空载运行，条纹投影采集系统2中DLP21以一定帧速度循环投影5帧正弦条纹图于皮带表面，该5帧正弦条纹图由计算机编码生成，其透过率可表示为：

其中(x′,y′)表示图像坐标系，a、b为常数，f为光栅频率。

控制CCD 22同步获取5帧变形光栅像，具体可表示为：

上式中(x,y)表示摄像系统坐标系，R(x,y)表示物体表面反射率分布，A(x,y)为背景光，B(x,y)为条纹的对比度，其中表示皮带表面条纹的相位分布，f₀为采集到的光栅像基频，φ₀(x,y)为皮带表面产生的相位调制，即皮带“上”表面相位；

皮带表面条纹的相位分布可通过以下公式算得：

步骤2)带式输送机5负载运行，条纹投影采集系统2中DLP21以一定帧速度循环投影公式(A)所述的5帧正弦条纹图于散料表面，控制CCD同步获取的N帧变形光栅像，在某一瞬时时刻，CCD22同步获取的5帧变形光栅像可表示为：

上式中(x,y)表示摄像系统坐标系，R(x,y)表示物体表面反射率分布，A(x,y)为背景光，B(x,y)为条纹的对比度，表示散料表面变形条纹的相位分布，f₀为采集到的光栅像基频，φ(x,y)为堆积散料表面产生的相位调制；

散料表面条纹的相位分布可通过以下公式算得：

散料上下表面的相位差：

散料高度分布函数h(x,y)可通过以下公式得到：

其中a(x,y)、b(x,y)、c(x,y)为系统参数，可通过系统标定得到；

步骤3)通过摄像机标定，将h(x,y)中的像素坐标(x,y)转换成世界坐标(X,Y),得到散料的真实高度分布h(X,Y),在被测区域D对高度函数h(X,Y)进行二重积分即可得到被测区域D散料6的体积：

V＝∫∫_Dh(X,Y)dXdY

步骤4)结合从测速系统3获取的皮带速度v、已知的散料6堆积密度ρ和被测区域D在X方向上的长度l进行数据处理，实时向用户输出被测散料6任一时刻的瞬时量Q(单位时间内的输送重量)，