(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210606251.9 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 徐州徐工矿业机 械有限公司 地址 221000 江苏省徐州市徐州经济技 术 开发区和平大道169号 申请人 中国矿业大 学 (72)发明人 周公博　冯敏　樊学勇　唐超权　 王东旭　周坪　李猛钢　齐行森　 史仍笃　 (74)专利代理 机构 徐州市三联专利事务所 32220 专利代理师 陈鹏 (51)Int.Cl. G06T 7/80(2017.01) G06T 7/55(2017.01)G06T 5/00(2006.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 7/73(2017.01) G06V 10/25(2022.01) G06V 10/50(2022.01) (54)发明名称 一种基于双目视觉的移动破碎线料位智能 测控装置和方法 (57)摘要 本发明公开一种基于双目视觉的移动破碎 线料位智能测控装置和方法， 通过在破碎腔上方 安装双目相机， 双 目相机采集破碎腔图像对； 对 双目图像进行畸变矫正和立体校正， 再进行图像 预处理， 然后sgbm全局匹配立体匹配算法得到视 差图； 利用视差图像求取每个像素的三维信息， 然后划取ROI感兴趣区域， 求ROI内的深度值的加 权平均值作为料位信息； 最后对破碎腔料位进行 分级， 分为高料位、 正常料位和低料位； 根据料位 对给料皮带进行分级调速控制。 本发 明使用寿命 更长， 不易出现故障， 具有更好的灵活性和适应 性， 可靠性和实用性高。 权利要求书3页 说明书7页 附图7页 CN 114862972 A 2022.08.05 CN 114862972 A 1.一种基于双目视觉的移动破碎线料位智能测控装置， 包括破碎腔(9)及给破碎腔(9) 输送石料的给料皮带(11)， 其特征在于， 还包括检测 装置支架(1)、 双目视觉检测装置(3)、 感光芯片(4)、 条 形光源(5)和折叠 外壳(6)； 所述破碎腔(9)的一侧安装有粉尘浓度测量仪(8)， 破碎腔(9)上安装有固定杆， 检测装 置支架(1)安装于固定杆上， 检测装置支架(1)上对称安装有滑动导轨(1 ‑1)， 所述双目视觉 检测装置(3)安装在折叠外壳(6)的内部， 感光芯片(4)和条形光源(5)均固定于折叠外壳 (6)的内壁上， 折叠 外壳(6)通过电机(7)旋转驱动其任意角度展开和关闭； 所述双目视觉检测装置(3)包括检测装置外壳(3 ‑1)、 左目相机(3 ‑2)、 右目相机(3 ‑5)、 滑块(3‑9)和连接板(3 ‑12)， 所述左目相机(3 ‑2)和右目相机(3 ‑5)固定于检测装置外壳(3 ‑ 1)的内部， 所述检测装置外壳(3 ‑1)通过减震弹簧(3 ‑11)与连接板(3 ‑12)连接， 连接板(3 ‑ 12)上安装有所述滑块(3 ‑9)， 所述双目视觉检测装置(3)通过滑块(3 ‑9)与滑动导轨(1 ‑1) 滑动连接， 滑块(3 ‑9)上安装有锁紧螺钉(3 ‑10)。 2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的移动破碎线料位智能测控装置， 其特征 在于， 所述给 料皮带(1 1)上方安装有降尘装置(10)， 降尘装置(10)上安装有 多个喷水喷头 。 3.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的移动破碎线料位智能测控装置， 其特征 在于， 所述检测装置支 架(1)通过多个U型螺 栓(2)和螺母固定 于固定杆 上。 4.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的移动破碎线料位智能测控装置， 其特征 在于， 所述检测装置外壳(3 ‑1)上通过压板安装有视窗玻璃(3 ‑14)， 视窗玻璃(3 ‑14)上贴有 防尘镀膜。 5.根据权利要求4所述的一种基于双目视觉的移动破碎线料位智能测控装置， 其特征 在于， 所述检测装置外壳(3 ‑1)上铰接有与视窗玻璃(3 ‑14)配合的左目雨刷(3 ‑3)和右目雨 刷(3‑7)， 左目雨刷(3 ‑3)和右目雨刷(3 ‑7)分别与旋转曲柄(3 ‑13)连接， 所述旋转曲柄(3 ‑ 13)与舵机(3 ‑6)连接。 6.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的移动破碎线料位智能测控装置， 其特征 在于， 所述检测装置 外壳(3‑1)的外部安装有水囊(3 ‑4)。 7.一种基于权利要求1 ‑6任一项所述移动破碎线料位智能测控装置的测控方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 第一步、 基于双目视 差原理的料位深度检测 步骤S1、 双目相机内外参数的标定： 步骤S101、 打开双目相机采集棋盘 格图像用于标定； 步骤S102、 基于张正友的双目相机立体标定算法， 获取双目相机的内参矩阵A、 外参包 括右相机相对于左相机的旋转矩阵R和平移矩阵T， 以及双 目相机的畸变参数(k1,k2,p1, p2,k3)； 步骤S2、 双目相机固定 于移动破碎线破碎腔上 方垂直向下实时采集破碎腔视频流； 步骤S3、 利用上述标定得到的畸变参数(k1,k2,p1,p2,k3)进行畸变矫正， 消除图像的 径向畸变和 切向畸变； 步骤S4、 利用上述标定得到的双目相机内外参数， 对双目图像进行立体校正， 使校正后 的左目图像和右目图像行对准； 步骤S5、 对校正之后的双目图像进行 预处理操作；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114862972 A 2步骤S6、 采用Sgbm全局特 征点立体匹配算法获取视 差图； 步骤S7、 根据视 差图恢复二维图像的三维信息； 所述步骤S7的具体过程如下： 步骤S701、 根据内参矩阵和外参矩阵， 计算重投影矩阵Q， 式中cx,cy表示相机的主点， c ′x指主点在右侧图像上 的x方向坐标， f指相 机的焦距， Tx指平 移向量的x方向分量； 步骤S702、 已知图像坐标(x,y)和对应的视差d即可通过如 下公式求得此点的三维坐标 (X/W,Y/W,Z/W)： 步骤S8、 划取ROI 提取感兴趣区域， 并将ROI区域像素深度值取加权平均值作为料位 值； 第二步、 图像处 理的照明系统自动控制 步骤S1、 将相机采集的图像进行 灰度化处 理， 然后进行 灰度直方图统计； 步骤S2、 对灰度直方图统计进行分级， 给照明系统亮度的调节提供依据； 第三步、 基于料位检测的给 料皮带分级调速 步骤S1、 系统开始初始化操作， 启动上位机进行实时料位检测获取 料位信息； 步骤S2、 PLC与上位机通过udp转can进行 料位信息通讯； 步骤S3、 PLC获取数据并与上一帧数据进行比较， 若小于阈值则进行下一步处理， 否则 视为错误数据； 步骤S4、 将破碎腔料位分级为高料位、 正常料位和低料位； 若破碎腔料位超出高料位阈 值时， 则进 行故障报警； 若破碎腔料位处于高料位时， 则延时T1毫秒， 给料皮带降速5％使破 碎腔恢复正常料位； 若破碎腔料位处于低料位时， 则延时T2毫秒， 给料皮带加速5％使得破 碎腔恢复正常料位； 若破碎腔处于正常料位， 则延时T3毫秒， 给 料皮带以理想带速运行。 8.根据权利要求7所述的测控方法， 其特征在于， 所述基于双目视差原 理的料位深度检 测中， 所述 步骤S4的具体过程如下： 步骤S401、 将所述平 移向量分解 为正交的两个平 移向量e1,e2； 所述 其中T＝[Tx,Ty,Tz]T， e2与e1正交， e3与e1和e2正交， e3 ＝e1×e2； 步骤S402、 计算使行对准的旋转矩阵Rrect， Rrect＝[e1T e2T e3T]T。 9.根据权利要求7所述的测控方法， 其特征在于， 所述基于双目视差原 理的料位深度检 测中， 所述 步骤S6的具体过程如下： 步骤S601、 sgbm通过构造优化目标函数， 并求其最小值， 以求得图像每个像素最优视差权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114862972 A 3