基于机器视觉的带式输送机高精度煤流检测研究

针对现有基于机器视觉的带式输送机煤流检测方法存在的图像细节缺失、在多处断裂或断裂间距较大区域拟合效果较差的问题,基于直射斜收式激光三角测量原理,提出了一种基于机器视觉的带式输送机高精度煤流检测系统,将线激光发射器布置在带式输送机测量位置正上方并垂直照射煤堆,煤堆随带式输送机匀速运动,利用相机在斜上方实时拍摄包含激光条纹的煤堆表面图像。对煤流检测系统进行标定,包括相机内参数标定和激光平面标定,得到煤堆的高度信息;对煤流截面激光条纹图像进行处理,从提取精度、算法实时性等角度对比分析了灰度重心法和区域骨架法,根据对比结果选用区域骨架法提取激光条纹中心;针对利用图像膨胀操作进行激光条纹断裂修补拟合效果较差的问题,提出采用最小二乘法作为激光条纹断裂修补算法,相较于闭运算,最小二乘法拟合处理的平滑效果更好,精度较高;建立煤流截面积计算模型,通过计算每一帧上煤堆的横截面积,即可得出不同带速下的煤流体积。实验结果表明,当带速分别为0.25,0.5,1 m/s时,煤流检测系统误差均较小,最大误差分别为2.78%,3.61%和3.89%,验证了煤流检测系统具有较高的准确性。

激光三角法测距原理研究

激光三角法测距是一种以激光为光源的非接触式测量方法,其测量速度快、精度高,已被广泛的应用于工业生产检测领域。本文首先介绍了激光三角法测距的基本原理;然后对不同的测量方案例如直射式和斜射式单点激光三角法测距进行系统的分析和比较;其次对各个测量方案的优缺点、各方案中采用的光电仪器的作用与优劣,以及影响激光三角法测量结果的因素与其解决方法进行了归纳和分析。

基于差分成像的激光光束指向性控制

激光光源的方向抖动是激光三角位移传感器测量误差的重要来源。为了抑制光源光束抖动,设计了一种基于差分成像的激光光束指向控制装置。该装置由一个准直激光器和两个接收透镜组组成,其中两个接收透镜组关于发射激光光束的光轴对称,每个接收透镜组由一个聚焦透镜和一个光电电荷耦合器件组成。激光光源光束抖动角度控制在0.4°以内时,成像在两个光电探测器上的激光光束的质心的均值可控制在误差许可的范围内。实验结果表明,采用该装置,拟合误差的估计标准差由28.53μm减小至0.2532μm,重复性精度由原来的±0.7 mm降低至±5μm,非线性误差由全量程的±0.8%减小至全量程的±0.04%。