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申请/专利权人：洛阳中科人工智能研究院有限公司

摘要：一种烟厂制丝线烟丝出料实时计量装置与方法，装置包括储丝柜和工控机控制箱，储丝柜设有输送底带以及传送链条，在储丝柜上对应传送链条设有光电开关，输送底带底部设有用于与光电开关共同获取输送底带位移的计米轮装置，储丝柜上设有3D视觉相机；工控机控制箱用于获取计米轮装置、光电开关信号以及3D视觉相机所获取烟丝点云信息；利用计米轮装置和光电开关测量输送底带出料时的实时位移值，利用3D相机获取烟丝三维点云，计算烟丝体积和重量，实现了储丝柜整体点云的获取以及出料过程中的出料实时重量计量。本发明安装与调试简单、成本低廉，能够精准计量储丝柜出料烟丝。

主权项：1.一种烟厂制丝线烟丝出料实时计量装置，其特征在于，包括储丝柜1和工控机控制箱5；储丝柜1设有用于输送烟丝的输送底带102以及用于驱动输送底带102转动的传送链条103，在储丝柜1上对应传送链条103设有光电开关7，输送底带102底部设有用于与光电开关7共同获取输送底带102位移的计米轮装置6，储丝柜1上设有两个沿储丝柜1横向分布、用于获取烟丝点云的3D视觉相机2；所述工控机控制箱5用于获取计米轮装置6、光电开关7信号以及3D视觉相机2所获取烟丝点云信息；所述计米轮装置6包括设置在输送底带102底部的聚氨酯轮601、用于调整聚氨酯轮601与输送底带102抵接压紧程度的压紧支撑板603以及与聚氨酯轮601连接的编码器602；采用该计量装置的计量方法包括如下步骤：S1、对储丝柜和3D相机进行联合标定，将3D相机坐标系标定至储丝柜世界坐标系中，并对计米轮装置的计算系数进行标定；S2、当下料开始时，清零计米轮装置，在烟丝下料过程中，通过计米轮装置和光电开关组合，实时记录输送底带的位移数据；S3、当下料暂停或者超出预设的位移阈值时，控制3D相机获取烟丝点云，拼接后转换到世界坐标系，作为当次烟丝点云添加至总体点云中，并记录当前位移值；S4、根据前后两次获取点云时的位移值从总体点云中取出本次位移点云，计算得到该点云体积；S5、依据烟丝密度和S4所得点云体积计算得到单次烟丝下料的重量，依据单次烟丝下料的重量得到多次烟丝下料的总重量；S1中对3D相机联合标定及世界坐标系标定包含以下子步骤：S101、对储丝柜世界坐标系的设定：在储丝柜空料状态下，将标定板放置于储丝柜底带平面，水平方向位于储丝柜两边中心，垂直方向位于3D相机视野中心，标定板的左右两边与储丝柜左右两边保持平行；S102、对两个3D相机的联合标定：两个3D相机同时拍摄S101中所述标定板，利用张氏标定法计算出标定板在各自相机坐标系下的转换矩阵，以其中位于右侧的3D相机做为主相机，求得左侧3D相机到右相机的转换关系S103、将3D相机标定到储丝柜世界坐标系：右侧3D相机拍摄S101中所述标定板，利用张氏标定法计算3D相机坐标系在标定板坐标系下的转换关系S104、根据设定的世界坐标系确定储丝柜料仓的初始参数ymin，ymax和xmin，其中：ymin和ymax为烟丝料仓宽度的左右极限值；xmin为扫描烟丝的初始位置；S1中计米轮装置的计算系数标定过程为：在计米轮装置安装完毕后，空跑输送底带一定的距离，根据计米轮装置数值的变化量求出转换系数；S2中计米轮装置与光电开关组合测定输送底带位移数据的过程为：S201、由光电开关检测传送链条凸出的齿板，从储丝柜出料开始进行计数；S202、由计米轮装置检测输送底带位移距离，当光电开关检测到信号时，清零计米轮装置计数；S203、由下式计算输送底带位移距离，xcal＝m0+k·Length+m其中：xcal为输送底带总位移值；m0为系统启动到第一次检测到齿板的测量值；k为光电开关检测的计数值；Length为传送链条凸出的两个齿板间距值；m为计米轮测量值；S4中烟丝点云体积计算过程如下：S401、根据已知的ymin、ymax、xmin和xcal，利用式1和式2计算网格的行列数row以及col，并采用直通滤波得到用于计算体积的点云区域， 其中s为网格边长；S402、根据S401计算得到的行列row和col，遍历所有的点云数据，根据式3和式4对每个点云数据网格归属进行计算并加入对应网格区域，得到二维网格化后的点云数据， 其中，xi和yi为某个点云数据的x轴和y轴坐标；S403、根据网格划分，计算单个网格内点云数据的z方向的平均值作为当前网格的高度值z；S404、采用一个大小为9*9的滤波器对二维网格进行遍历，当滤波器中心网格为高度为空时，以周围八个相邻不为空网格的高度平均值作为中心网格高度值，循环此操作使得所有二维网格高度都被填充；S405、依据S404得到的二维网格数据，以单个网格作为最小单元，计算以网格高度和网格长宽为边长的小立方体体积，通过对小立方体积分计算得到该二维网格对应体积，即扫描烟丝点云对应的体积；S5中，单次烟丝出料重量计算方法为：Mn＝ρ·ΔV其中，ρ为烟丝密度；ΔV为烟丝的单次出料体积；Mn为第n次计算的出料重量；总体烟丝下料重量的计算方法为： 其中，M为当前下料的总重量，t为当前测量的单次体积数量。

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