基于激光三角法的传送带物料体积流量测量方法研究

发布时间：2020-07-07 05:05

【摘要】：工业生产的迅速发展和加工设备运行的精细化,导致配料系统精确计量的需求不断增大。同时,为了使传送带的带速跟其负荷情况实现最佳匹配,需要更加准确实时地获取物料的瞬时流量。目前用于传送带上物料流量检测的装置主要有电子皮带秤、核子皮带秤等。其中电子皮带秤存在误差源多、实际测量精度不高、标定频繁维护工作量大等缺点,而核子皮带秤测量精度受物料形状的影响比较严重。本文基于激光三角法物料体积测量原理,对传送带上物料瞬时体积流量的实时、连续、精确的测量方法展开了研究,主要的研究工作如下:1、针对测量系统的标定问题,分别分析了基于激光三角法和相机模型原理的标定方法,利用标定出的系统参数对物体高度和宽度进行了测量对比,在测量精度方面,基于相机模型标定的计算结果略优于激光三角法,但在计算时间方面,前者所用时间远远大于后者,考虑到测量系统的实时性需求,采用基于垂直入射式激光三角法的标定方法。2、针对传统结构光中心线提取方法适应性有限的问题,提出了双阈值重心法,该方法在传统重心法的基础上,对灰度值过小的中心点坐标进行了修正,有效地降低了噪声的干扰,提高了线结构光中心线的提取精度。实验结果表明该方法的提取效果优于极值法、阈值法和重心法,为提高物料体积测量精度奠定了基础。3、针对皮带振动影响皮带曲面高度的问题,提出了皮带曲面高度的计算方法。对大量空皮带图像进行了分析,发现不同时刻的皮带高度不同,但变化趋势一致,针对这一特点,提出了均值法、一次拟合法和比例变换法三种计算方法。利用这些方法对300张空皮带图像进行了处理,通过对比发现一次拟合法的计算误差最小,计算得到的皮带高度的最大误差为-1.862mm,平均误差为0.331 mm。通过该方法,可以减小传送带皮带高度的误差,进一步提高物料实际体积的计算精度。4、在分析传统激光布置方式的基础上,提出了斜线测量法,该方法中激光线与传送带运动方向的夹角小于90°。通过该方法,可以在单帧图像上获取更多的物料轮廓信息,降低对采集帧率的要求。利用这两种激光布置方式分别对规则物料和不规则物料的体积进行了测量,实验结果表明在相同采集帧率的条件下斜线测量法的体积测量精度高于传统激光布置方式;同时在不同的相机采集帧率条件下对物料体积进行了测量对比,结果表明在保证测量精度的条件下斜线法可以有效降低对相机采集帧率的要求。5、开发了一套用于测量物料体积流量和累积体积的实时测量系统,在实验室和生产现场分别对沙堆和低钠光卤石的体积流量进行了测量验证,体积测量值的最大误差为2.80%,同时对生产现场中低钠光卤石的流量进行了时长为120分钟的测量验证,通过实验表明该测量系统可以实现传送带上物料体积流量的实时、准确、稳定测量。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN249
【图文】：

实验系统,实物,跑步机,参数指标

图 3-2 实验系统实物图型号为 yb 521d 的跑步机，该跑步机最高中所使用的传送带，其相关参数如表 3-1表 3-1 跑步机参数指标参数指标数值使用电压 AC220V驱动器 DC180V 7.2A跑带长 1260mm 宽 430mm速度 1.0-12km/h最高承重 120KG马达功率 2.5HP（F 级工业马达）

跑步机,实物,参数指标,马达

图 3-2 实验系统实物图号为 yb 521d 的跑步机，该跑步机最高时所使用的传送带，其相关参数如表 3-1 所示表 3-1 跑步机参数指标参数指标数值使用电压 AC220V驱动器 DC180V 7.2A跑带长 1260mm 宽 430mm速度 1.0-12km/h最高承重 120KG马达功率 2.5HP（F 级工业马达）

实物,激光器,储存温度

光光源的亮度远超传统光源。性：激光光源具有突出的单色性，便于后期图见表 3-2。表 3-2 ZLM50AL650-16GD 型激光器主要性能参数性能参数数值光斑形状一字线输出波长工作电压工作电流尺寸650nmDC2.8-5.2V≤120mAΦ16 70mm激光等级 Class ⅢB（5-500mW）发散角度 0.1-2mrad输出功率 ≤50mW工作温度 -10～50℃储存温度 -40～85℃

【参考文献】