[发明专利]一种体积测量的设备与方法

说明书

本发明提出一种体积测量的设备与方法，包括中央处理器和测量台；所述测量台包括视觉摄像单元、动态称重传感器；所述视觉摄像单元主要由对准摄像区域多个角度的深度相机组成；所述深度相机均与中央处理器连接；动态称重传感器置于摄像区域下方，采集重量数据发送到中央处理器。本发明借助多深度相机标定技术以及点云匹配技术，可融合多个视角的深度数据，重构不规则物体的三维空间尺寸信息，提高了测量单元的稳定性、鲁棒性及测量精度；本发明利用切片法将不规则物体的三维空间尺寸切成n片不规则的图形，借助积分法求取不规则物体的体积，极大的提高了体积计算精度，以及对不规则程度的适应性。

技术领域

本发明属于自动化设备领域，特别是涉及到一种体积测量设备及测量方法。

背景技术

煤矸石是煤生产加工过程中排放的固体废物，是一种含碳量较低、比煤坚硬的岩石。为了提高煤的品质，煤矸石分拣是煤矿生产中不可或缺的一个环节。

目前煤矸石分拣主要有湿选法、干选法和人工分拣法。湿选法包括跳汰法、重介法，其特点是利用煤与煤矸石密度不同，将原煤置入溶液中，实现煤与煤矸石的分离。此种方法所需设备庞大，工艺复杂且分拣效率地下，造成严重的环境污染。干选法包括利用煤与煤矸石两者强度不同而采用滚筒碎选，或利用两者对光透射率不同采用双能γ射线投射识别分拣，前者破坏了煤块外形，分拣率较差，设备庞大，后者设施昂贵，且存在辐射。此外，人工筛选工作环境恶劣，劳动强度大，易误选和漏选。

为了实现煤与煤矸石的自动化筛选，可以通过对物料的体积测量、密度计算，从而识别煤与煤矸石，因此，对于物料进行智能化的体积测量，尤其是求取不规则物体的体积，成为目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种体积测量设备及测量方法，求取不规则物体的体积，极大的提高了体积计算精度，以及对不规则程度的适应性；

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种体积测量设备，包括中央处理器和测量台；所述测量台包括视觉摄像单元、动态称重传感器；所述视觉摄像单元主要由对准摄像区域多个角度的深度相机组成；所述深度相机均与中央处理器连接；动态称重传感器置于摄像区域下方，采集重量数据发送到中央处理器。

进一步的，所述深度相机在待测物周围360度区域内均匀分布。

进一步的，还设有摄像快门触发器，所述摄像快门触发器设置于测量台入口处边缘的位置。

进一步的，还设有分拣执行机构，所述分拣执行机构包括推料板和料斗，其中推料板设置在测量台上，与中央处理器连接；所述料斗设置在推料板推料方向的测量台侧。

本发明的另一方面，还提供了使用上述体积测量装置的体积测量方法，其特征在于，包括：

S1、单个深度相机的标定：包括深度相机所包含的RGB摄像头和红外摄像头内参的标定以及两个摄像头之间的外参标定；

S2、多个深度相机的标定：通过步骤S1的标定方法得到单个相机的内参数矩阵和外参数矩阵，相机的外参数矩阵表征的是相机相对于某一个标定板的位姿；多个相机的标定则根据这一原理，通过获取多个相机相对于同一标定板的外参数矩阵，从而得到各个深度相机之间的坐标系变换矩阵；

S3、物体深度信息获取：不同角度的深度相机需设定时间间隔启动拍摄采图，根据各个深度相机之间的标定结果，将各个相机采集的深度信息转换到同一坐标系下，进而得到物体的全景深度信息；

S4、深度信息预处理：借助维度滤波器将背景数据提出；之后根据点云之间的分布和相对几何关系进行高斯平滑滤波将噪声数据提出；

S5、被测物体体积测量：借鉴多重积分的思想，将不规则物体按照一个维度进行切片，将不规则体积计算转化为不规则几何图形面积进行计算。