[发明专利]一种基于结构光体积测量的物料加工进料伺服系统

权利要求书

1.一种基于结构光体积测量的物料加工进料伺服系统，其特征在于，包括物料输送下位机系统、设置在所述物料输送下位机系统后部的物料加工装置和与所述物料输送下位机系统信号连接的上位机控制系统；所述物料输送下位机系统包括输送带和驱动所述输送带输送的伺服电机，所述上位机控制系统包括控制器和与所述控制器连接的物料体积估测装置，所述控制器与所述物料输送下位机系统信号连接；所述物料体积估测装置包括与所述控制器连接的图像处理器和与所述图像处理器连接且设置在所述输送带上方的物料图像提取装置；

所述物料图像提取装置获得实时输送的物料图像并将信号传递至图像处理器，经过图像处理器处理获得输送的实时物料体积，并将信号发送至控制器，所述控制器依据物料加工装置的处理能力实时调整伺服电机输出转速，实现对输送带输送物料速度进行调节，使得物料输送速度与物料加工装置处理能力相匹配；

所述物料图像提取装置包括等高安装在所述输送带上方的结构光光源和CCD相机，CCD相机与所述图像处理器连接；

所述物料体积估测装置获得单位时间内进入所述物料加工装置的物料流体积C步骤为：

首先，确定结构光光源和CCD相机安装位置的正下方的输送带上的区间段为测量位置，测量位置的宽度即为输送带的宽度，测量位置的长度选定为与结构光光源能够照射到的区域内；同时测量出本测量位置中心点N1位置距离物料加工装置的距离L，按照输送带实时输送速度，计算出本测量位置的物料进入物料加工装置时间为ΔT；

然后，所述结构光光源照射至测量位置的输送带表面，获得无畸变的初始测量位置图像，所述图像处理器在初始测量位置图像上标记出各初始点A1、A2、A3……An；同时，标注各点的坐标；同时，确定初始测量位置图像中心点N1，中心点N1与A1、A2、A3……An中一点重合；

再后，图像处理器接收测量位置上被输送的物料流表面图像，同时，在物料流图像表面标记出各测量点a1、a2、a3……an；测量点a1、a2、a3……an与初始点A1、A2、A3……An一一对应，同时，标注各点的坐标；

再后，控制器接收图像处理器发送过来的测量位置物料表面图像信息，根据三角法测量原理计算出各个测量点a1、a2、a3……an的位置高度h1、h2、h3……hn，选定两两相邻的四个测量点作为计算物料流体积的最小单位块，计算出本最小单位块的面积，结合本最小单位块物料的高度，计算出本最小单位块的物料流体积V0；对所有的最小单位块物料流体积求和，即获得测量位置的输送带表面输送的物料流体积ΔV；

最后，按照上述方法，将ΔT时间内测量位置的物料流ΔV进行求和，获得单位时间内进入所述物料加工装置的物料流体积C，C=ΔV*ΔT。

2.根据权利要求1所述的一种基于结构光体积测量的物料加工进料伺服系统，其特征在于，所述控制器对输送带输送速度的控制过程为：控制器将计算出的输送带上单位时间内进入所述物料加工装置的物料流体积C与物料加工装置的单位之间内加工物料量Q进行对比，对伺服电机输送速度进行实时控制；若C＞Q，则控制输送带降低输送速度，若C＜Q，则控制输送带提高输送速度。

3.根据权利要求1所述的一种基于结构光体积测量的物料加工进料伺服系统，其特征在于，所述物料输送下位机系统还包括PLC、电机变频器和安装在输送带的输送辊上的速度传感器，所述电机变频器与所述伺服电机连接，所述PLC与所述控制器连接，接收并执行控制器下发的指令，所述速度传感器获得输送带的实时速度并传递至PLC。

4.根据权利要求1所述的一种基于结构光体积测量的物料加工进料伺服系统，其特征在于，所述物料加工装置包括但不限于破碎机、包装机和分选机，所述上位机控制系统还包括显示屏，所述显示屏与控制器连接。